電池充電器安全與 JEITA 規范
鋰離子電池廣泛應用于消費類電子產品中，從手機到筆記本電腦不一而足。在眾多可充電電池中，它擁有最高的容量和重量能量密度，并且沒有記憶效應。它們還具有 10 倍于鎳氫 (NiMH) 電池的自放電率，可以提供系統要求的恒定電能；但是，它們安全嗎？
業界的所有人都親眼目睹過筆記本電腦爆炸的場景，也聽到過由于存在電池安全問題出現的大規模、史無前例的鋰離子電池召回事件。這些電池爆炸或火災均起因于制造工藝。電池包含數種金屬成份，它們有時會導致電池內部出現不需要的金屬雜質。這些雜質一般為鋒利的金屬碎片，它們產生自電池外殼或電極材料。如果這些碎片處于電池電極和隔離層之間，則負極循環的電池會最終使這些碎片刺穿隔離層。這樣會導致在正負電極之間形成微短路，從而產生高熱量，最終導致出現起火和/或爆炸。
高溫、起火和爆炸都是散熱失控（一種電池進入失控反應的狀態）的結果。在散熱失控過程中，帶有 LiCoO2（陰極物質和石墨以及陽極物質）的電池內部溫度高達約 175°C。這是一種可引起火災的不可逆、高度放熱的反應，一般出現在對電池充電時。
圖1 顯示了常常用于老舊鋰離子電池充電系統的充電電流和充電電壓過溫，這些系統很容易會出現散熱失控。在 0 到 45°C 電池溫度下，電池充電電流和充電電壓均為恒定。較高的電池溫度不僅僅會加速電池老化，而且會增加電池故障的風險。
為了提高鋰離子電池充電的安全性，JEITA 和日本電池協會在 2007 年 4 月20 日頒布了新的安全規范。他們的規范強調了在某些低高溫范圍內避免使用高充電電流和高充電電壓的重要性。JEITA 認為，鋰離子電池問題均出現在高充電電壓和高電池溫度下。圖 2 顯示了筆記本電腦應用中所使用電池的電池溫度下，充電電流和充電電壓的 JEITA 規范。這些電池都具有 LiCoO2，其形式為陰極活性物質和石墨以及陽極活性物質。
在標準充電溫度范圍（T2 到 T3）內，我們可在電池制造廠商建議的上限充電電壓和上限充電電流最佳狀態下對鋰離子電池充電，以獲得電池充電安全性。
低溫充電
如果充電期間電池的表面溫度低于 T2，則鋰離子會每個獲得一個電子，然后變成金屬鋰。該金屬鋰可能會堆積在正極，因為低溫下傳輸速率下降，而鋰離子進入負電極碳的穿透速度減慢。這種金屬鋰可輕易地與電解質反應，造成鋰離子的永久性丟失，從而使電池更快老化。另外，金屬鋰和電解質之間的化學反應會產生大量熱量，從而產生散熱失控。因此，在低電池溫度下，充電電流和充電電壓均被降低。如果溫度進一步降低至 T1（例如：0°C），則系統不應再允許充電。
高溫充電
如果充電期間電池表面溫度升至 T3 以上（例如：45°C），則陰極材料 LiCoO2 開始變得更加活躍，會在電池電壓升高時與電解質產生化學反應。如果電池溫度進一步升高至 T4，則系統應禁止進行充電。如果電池溫度達到 4.3V 電池電壓下的 175°C，則可能會出現散熱失控，而且電池可能會爆炸。
類似地，圖 3 顯示了單節電池手持應用中鋰離子電池充電的 JEITA 規范，其充電電流和充電電壓也為電池溫度的函數。4.25V 最大充電電壓包括了電池充電器的全部容限。我們可在高達 60°C 的溫度下，使用低充電電壓對該電池充電，旨在確保安全性。
符合 JEITA 規范的電池充電器解決方案
智能電池組包括了一個電量計、模擬前端和二級保護電路，常常用于筆記本電腦應用中。電量計通過 SMBus 向系統提供電池的電池電壓、充電和放電電流、電池溫度、剩余電量及可運行時間信息，旨在優化系統性能。TI 最近開發的bq20z45 和 bq20z40 電量計使用了阻抗追蹤? 技術，包括一系列閃存常量，用于基于 JEITA 規范對電池充電電流和充電電壓進行靈活的編程設定。溫度閾值可用戶編程，擁有滿足不同應用的各種規范的靈活性。這種電量計將充電電流和電壓信息傳輸給智能電池充電器或者鍵盤控制器，以定期設置正確的充電電流和電壓。SMBus 控制型電池充電器（例如：TI bq24745 等）可用作從器件，利用bq20z40 或 bq20z45 電量計從智能電池組獲取充電電壓和電流信息。
圖 4 顯示了智能電池充電器的示意圖，其具有一個符合筆記本電腦應用 JEITA規范的智能電池組。這種具有同步開關降壓轉換器的 SMBus 控制電池充電器，可以支持一到四節電池和高達 8A 充電電流的鋰離子電池。動態電源管理功能允許在不增加適配器額定功率的情況下，對電池充電的同時為系統供電。
單電池型便攜式設備的電池組一般具有電池和安全保護電路，但卻使用充電器而非電量計來監測電池溫度，并對充電電壓和電流進行調節。TI 的 bq24050 單節線性電池充電器專為滿足手持設備的 JEITA 規范而設計。電池溫度位于 0°C 和10°C 之間時，它可降低充電電流 1/2，同時在電池溫度為 45°C 和 60°C 之間時把充電電壓降至 4.06V。圖 5 顯示了 bq24050 線性充電器的典型應用電路。這種充電器通過熱敏電阻 (TS) 引腳對電池溫度進行監控，并在監控溫度達到閾值時調節充電電流和電壓。
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