什麼是“SCP”？ ——鋰離子電池過充、過流等錯誤保護

鋰離子電池的有益特性

鋰離子電池用作智慧手機和筆記型電腦等設備的電源。隨著技術的進步，這些電池變得更小、更強大，現在也用於無人機和電動自行車。可以說，鋰離子電池在我們的日常生活中是必不可少的。由於以下三個關鍵優勢，它們被廣泛用於各種應用：

1. 高電壓和高能量密度
   鋰離子電池提供的電壓（標稱電壓為 3.7 V）大約是類似尺寸的鎳鎘 （NiCd） 或鎳氫 （NiMH） 電池（標稱電壓均為 1.2 V）的三倍。這種更高的標稱電壓意味著與傳統電池相比，它們可以用更少的電池產生相同的電壓。此外，它們比其他電池具有更高的能量密度，從而生產出更小、更輕的產品。
2. 自放電特性
   鋰離子電池的自放電率約為每月 5%，不到鎳鎘或鎳氫電池的五分之一。這意味著即使電池閑置幾個月，它仍將保留與未使用一個月的傳統電池大致相同的能量。
3. 無記憶效應
   在傳統的鎳鎘和鎳氫電池中，重複的部分充電會縮短電池的整體壽命，這種現象被稱為“記憶效應”。鋰離子電池沒有這種記憶效應，允許重複充電。

鋰離子電池的安全性 s

下圖說明瞭電池的分類。本文討論的電池是可充電電池（可以充電和重複使用的電池），屬於化學電池的範疇。鋰離子電池是高性能、緊湊、輕便的電池，其性能明顯優於電子設備中使用的傳統電池。儘管鋰離子電池具有優勢，但挑戰仍然存在，例如過度充電的風險。

以下是構成標準二次電池（鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰離子電池）的正負極的典型活性材料和電解液。除使用有機溶劑的鋰離子電池外，所有電池的電解液都使用水作為電解液的溶劑。這種有機溶劑使鋰離子電池的標稱電壓超過水電解電壓 （1.23 V）。

給鎳氫電池或鎳鎘電池充電時，隨著充電的進行，電池電壓逐漸上升，在充滿電時電池電壓達到峰值，然後進入平衡狀態。另一方面，電池溫度會持續上升，但不會變得太大，電池容量相對於電池的大小來說很小，電解質也是水溶液 (不可燃)，考慮到這一點，可以說是比較安全的電池。

相反，如果鋰離子電池在沒有任何保護措施的情況下繼續充電，即使在電池充滿電后，電池電壓和電池溫度也會繼續上升（見下圖）。

考慮到大量能量被限制在小空間和高溫中並且有機溶劑 (易燃液體) 共存，可以說它是“充電太多時危險”的電池。然而，如上所述，毫無疑問，它是一種具有優異特性的電池，例如高能量密度，到目前為止，在性能和安全性方面已經做出了各種努力，從而導衹了當前的普及。

鋰離子電池二次保護

可重複使用的充電電池內建電池管理系統 (BMS)，用於監控和調節充電和放電。 BMS 位於電池和裝置（或充電器）之間，以電子方式監控和管理電池的電流、電壓和溫度。 BMS 可以偵測到大多數異常情況，從而在電池運作過程中提供安全保障。

然而，即使是電子電路的保護功能，有時也會因異常或半導體故障而失效。對於鋰離子電池，由於火災或爆炸等異常情況可能造成的嚴重後果，因此加入了二級保護。因此，為了提高安全性，需要一種可靠的二級保護方法。

自我控制保護器 (SCP)

迪睿合開發的“Self Control Protector”（SCP）是將鋰離子電池二次保護中的充放電電路物理斷開的保險絲元件。SCP 通過在電池變得不穩定或主要保護功能無法正常工作時切斷電路來確保安全。SCP 的作用是立即停止不穩定電池的運行，並安全地將其與電路斷開。

保險絲是電氣設備中廣泛使用的保護元件。它通過在過電流期間用焦耳熱熔化保險絲元件來斷開電路。然而，對於鋰離子電池，不僅需要考慮過電流，還需要考慮過度充電。自1994年推出以來，Dexerials的SCP已被公認為鋰離子電池二次保護保險絲的標準組件，截至2024年3月出貨量超過2.84億個。

以下是顯示SCP結構的概唸圖和等效電路圖。

由於“SCP”也是保險絲，因此通過熔斷元件熔斷來切斷電路。對於過電流，是與一般的保險絲相同的動作。重點是過度充電，當檢測到過度充電時，電流通過元件下的加熱器產生熱量，該熱量熔斷元件並切斷電路。

這裡的圖片和圖片是“SCP”，頂部通過過電流切斷，SCP底部通過過充電切斷。

SCP的可能性和未來

近 30 年來，迪睿合一直致力於鋰離子電池保護的研發。SCP 已被廣泛用作鋰離子電池的二級保護保險絲，並安裝在許多二級保護至關重要的筆記型電腦中。

對於智慧型手機和平板電腦等裝置：
在這些設備中，SCP 在防止電池過充或過放方面發揮重要作用。它有助於延長電池壽命並提高安全性，從而大幅提升用戶體驗。 （更多信息，請參閱文章“用於快速充電智慧型手機的二次保護保險絲 (SCP) 技術”）。

電動工具：
在對耐用性和安全性要求極高的電動工具領域，表面貼裝保險絲是重要的安全裝置。即使在惡劣的工作環境下，它也能保護電池的安全，確保高效運作。 （更多信息，請參閱文章“電動工具的發展歷史與迪睿合的表面貼裝保險絲（自控保護表面貼裝保險絲）”）

無人機：
無人機市場正在快速擴張，技術也不斷創新，因此需要輕巧高效的電池管理。預計SCP將在確保飛行安全的同時，最大限度地延長無人機飛行時間方面發揮重要作用。 （更多信息，請參閱文章“無人機的歷史與未來——更高性能、更長續航時間、更高電壓及其支撐技術”）

電動車和自行車：
在電動車領域，SCP 提高了電池安全性，並實現了長距離行駛。此外，透過支援大電流，它們也有助於快速充電的普及。 （更多信息，請參閱文章“全球普及的電動摩托車及其安全性（電池和二次保護保險絲）”）。

SCP 的進化不會停止，我們將繼續致力於開發更安全、更有效率的鋰離子電池保護元件，力求「小型化」和「大電流化」。我們也準備了一篇介紹其開發歷程的文章（「二次保護保險絲（SCP）的潛力－過度過充過流保護功能開闢的新市場」）。敬請閱讀。