锂电池”，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。20世纪70年代时，M. S. Whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用。随着科学技术的发展，现在锂电池已经成为了主流。

锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生，其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制，现在只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。

工作原理

锂金属电池：

锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。锂电池基本原理 放电反应：Li+MnO2=LiMnO2

锂离子电池：

锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。

充电正极上发生的反应为

LiCoO2==Li(1-x)CoO2+XLi++Xe-(电子)

充电负极上发生的反应为

6C+XLi++Xe- = LixC6

充电电池总反应：LiCoO2+6C = Li(1-x)CoO2+LixC6

正极

正极材料：可选的正极材料很多，主流产品多采用锂铁磷酸盐。不同的正极材料对照：

正极反应：放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌。 充电时：LiFePO4 → Li1-xFePO4 + xLi+ + xe-放电时：Li1-xFePO4 + xLi+ + xe- → LiFePO4。

负极

负极材料：多采用石墨。新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。

负极反应：放电时锂离子脱嵌，充电时锂离子嵌入。

充电时：xLi+ + xe- + 6C → LixC6

放电时：LixC6 → xLi+ + xe- + 6C

早期研发

锂电池最早期应用在心脏起搏器中。锂电池的自放电率极低，放电电压平缓等优点，使得植入人体的起搏器能够长期运作而不用重新充电。锂电池一般有高于3.0伏的标称电压，更适合作集成电路电源。二氧化锰电池，就广泛用于计算器，数码相机、手表中。

为了开发出性能更优异的品种，人们对各种材料进行了研究，从而制造出前所未有的产品。

1992年Sony成功开发锂离子电池。它的实用化，使人们的移动电话、笔记本、计算器等携带型电子设备的重量和体积大大减小。

发展进程

1、1970年代埃克森的M.S.Whittingham采用硫化钛作为正极材料，金属锂作为负极材料，制成首个锂电池。

2、1980年，J. Goodenough 发现钴酸锂可以作为锂离子电池正极材料。

3、1982年伊利诺伊理工大学(the Illinois Institute of Technology)的R.R.Agarwal和J.R.Selman发现锂离子具有嵌入石墨的特性，此过程是快速的，并且可逆。与此同时，采用金属锂制成的锂电池，其安全隐患备受关注，因此人们尝试利用锂离子嵌入石墨的特性制作充电电池。首个可用的锂离子石墨电极由贝尔实验室试制成功。

4、1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人发现锰尖晶石是优良的正极材料，具有低价、稳定和优良的导电、导锂性能。其分解温度高，且氧化性远低于钴酸锂，即使出现短路、过充电，也能够避免了燃烧、爆炸的危险。

5、1989年，A.Manthiram和J.Goodenough发现采用聚合阴离子的正极将产生更高的电压。

6、1991年索尼公司发布首个商用锂离子电池。随后，锂离子电池革新了消费电子产品的面貌。

7、1996年Padhi和Goodenough发现具有橄榄石结构的磷酸盐，如磷酸锂铁(LiFePO4)，比传统的正极材料更具优越性，因此已成为当前主流的正极材料。

随着数码产品如手机、笔记本电脑等产品的广泛使用，锂离子电池以优异的性能在这类产品中得到广泛应用，并在逐步向其他产品应用领域发展。1998年，天津电源研究所开始商业化生产锂离子电池。习惯上，人们把锂离子电池也称为锂电池，但这两种电池是不一样的。锂离子电池已经成为了主流。

种类

电池材料

碳负极材料

已经实际用于锂离子电池的负极材料基本上都是碳素材料，如人工石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维、热解树脂碳等。

锡基负极材料

锡基负极材料可分为锡的氧化物和锡基复合氧化物两种。氧化物是指各种价态金属锡的氧化物。没有商业化产品。

氮化物

也没有商业化产品。

合金类

包括锡基合金、硅基合金、锗基合金、铝基合金、锑基合金、镁基合金和其它合金 ，也没有商业化产品。

纳米级

纳米碳管、纳米合金材料。

纳米氧化物

目前根据2009年锂电池新能源行业的市场发展最新动向，诸多公司已经开始使用纳米氧化钛和纳米氧化硅添加在以前传统的石墨，锡氧化物，纳米碳管里面，极大地提高锂电池的充放电量和充放电次数。

电池鼓壳

外壳特性

锂，原子序数3，原子量6.941，是最轻的碱金属元素。为了提升安全性及电压，科学家们发明了用石墨及钴酸锂等材料来储存锂原子。这些材料的分子结构，形成了纳米等级的细小储存格子，可用来储存锂原子。这样一来，即使是电池外壳破裂，氧气进入，也会因氧分子太大，进不了这些细小的储存格，使得锂原子不会与氧气接触而避免爆炸。

保护措施

锂电池芯过充到电压高于 4.2V 后，会开始产生副作用。过充电压愈高，危险性也跟着愈高。锂电芯电压 高于 4.2V 后， 正极材料内剩下的锂原子数量不到一半， 此时储存格常会垮掉， 让电池容量产生永久性的下降。 如果继续充电，由于负极的储存格已经装满了锂原子，后续的锂金属会堆积于负极材料表面。这些锂原子会 由负极表面往锂离子来的方向长出树枝状结晶。这些锂金属结晶会穿过隔膜纸，使正负极短路。有时在短路 发生前电池就先爆炸，这是因为在过充过程，电解液等材料会裂解产生气体，使得电池外壳或压力阀鼓涨破 裂，让氧气进去与堆积在负极表面的锂原子反应，进而爆炸。

因此，锂电池充电时，一定要设定电压上限， 才可以同时兼顾到电池的寿命、容量、和安全性。最理想的充电电压上限为 4.2V。 锂电芯放电时也要有电压下限。 当电芯电压低于 2.4V 时， 部分材料会开始被破坏。 又由于电池会自放电， 放愈久电压会愈低，因此，放电时最好不要放到 2.4V 才停止。锂电池从 3.0V 放电到 2.4V 这段期间，所释放 的能量只占电池容量的 3%左右。因此，3.0V 是一个理想的放电截止电压。 充放电时，除了电压的限制，电流的限制也有其必要。电流过大时，锂离子来不及进入储存格，会聚集 于材料表面。

这些锂离子获得电子后，会在材料表面产生锂原子结晶，这与过充一样，会造成危险性。万一 电池外壳破裂，就会爆炸。 因此，对锂离子电池的保护，至少要包含：充电电压上限、放电电压下限、及电流上限三项。一般锂电 池组内，除了锂电池芯外，都会有一片保护板，这片保护板主要就是提供这三项保护。但是，保护板的这三 项保护显然是不够的，全球锂电池爆炸事件还是频传。要确保电池系统的安全性，必须对电池爆炸的原因， 进行更仔细的分析。

爆炸原因

1、内部极化较大;

2、极片吸水，与电解液发生反应气鼓;

3、电解液本身的质量、性能问题;

4、注液时候注液量达不到工艺要求;

5、装配制程中激光焊接密封性能差，测漏气时漏气;

6、粉尘、极片粉尘首先易导致微短路;

7、正负极片较工艺范围偏厚，入壳难;

8、注液封口问题，钢珠密封性能不好导致气鼓;

9、壳体来料存在壳壁偏厚，壳体变形影响厚度;

10、外面环境温度过高也是导致爆炸的主要原因。

爆炸类型

爆炸类型分析电池芯爆炸的类形可归纳为外部短路、内部短路、及过充三种。此处的外部系指电芯的外部，包含了电 池组内部绝缘设计不良等所引起的短路。 当电芯外部发生短路，电子组件又未能切断回路时，电芯内部会产生高热，造成部分电解液汽化，将电池外壳撑大。当电池内部温度高到 135 摄氏度时，质量好的隔膜纸，会将细孔关闭，电化学反应终止或近乎 终止，电流骤降，温度也慢慢下降，进而避免了爆炸发生。但是，细孔关闭率太差，或是细孔根本不会关闭 的隔膜纸，会让电池温度继续升高，更多的电解液汽化，最后将电池外壳撑破，甚至将电池温度提高到使材 料燃烧并爆炸。 内部短路主要是因为铜箔与铝箔的毛刺穿破隔膜，或是锂原子的树枝状结晶穿破膈膜所造成。

这些细小的针状金属，会造成微短路。由于，针很细有一定的电阻值，因此，电流不见得会很大。铜铝箔毛刺系在生 产过程造成，可观察到的现象是电池漏电太快，多数可被电芯厂或是组装厂筛检出来。而且，由于毛刺细小， 有时会被烧断，使得电池又恢复正常。因此，因毛刺微短路引发爆炸的机率不高。 这样的说法，可以从各电芯厂内部都常有充电后不久，电压就偏低的不良电池，但是却鲜少发生爆炸事 件，得到统计上的支持。因此，内部短路引发的爆炸，主要还是因为过充造成的。

因为，过充后极片上到处 都是针状锂金属结晶，刺穿点到处都是，到处都在发生微短路。因此，电池温度会逐渐升高，最后高温将电 解液气体。这种情形，不论是温度过高使材料燃烧爆炸，还是外壳先被撑破，使空气进去与锂金属发生激烈 氧化，都是爆炸收场。 但是过充引发内部短路造成的这种爆炸，并不一定发生在充电的当时。有可能电池温度还未高到让材料 燃烧、产生的气体也未足以撑破电池外壳时，消费者就终止充电，带手机出门。这时众多的微短路所产生的 热，慢慢的将电池温度提高，经过一段时间后，才发生爆炸。消费者共同的描述都是拿起手机时发现手机很 烫，扔掉后就爆炸。

综合以上爆炸的类型，我们可以将防爆重点放在 过充的防止、外部短路的防止、及提升电芯安全性三方面。其中过充防止及外部短路防止属于电子防护，与电池系统设计及电池组装有较大关系。电芯安全性提升 之重点为化学与机械防护，与电池芯制造厂有较大关系。

设计规范

由于全球手机有数亿只，要达到安全，安全防护的失败率必须低于一亿分之一。由于，电路板的故障率 一般都远高于一亿分之一。因此，电池系统设计时，必须有两道以上的安全防线。常见的错误设计是用充电器(adaptor)直接去充电池组。这样将过充的防护重任，完全交给电池组上的保护板。虽然保护板的故障率不高，但是，即使故障率低到百万分之一，机率上全球还是天天都会有爆炸事故发生。 电池系统如能对过充、过放、过电流都分别提供两道安全防护，每道防护的失败率如果是万分之一，两道防护就可以将失败率降到一亿分之一。

常见的电池充电系统方块图如下，包含充电器及电池组两大部分。 ①充电器又包含适配器(Adaptor)及充电控制器两部分。适配器将交流电转为直流电，充电控制器则限制直流 电的最大电流及最高电压。②电池组包含保护板及电池芯两大部分，以及一个 PTC 来限定最大电流。适配器交流变直流作用：电控制器限流限压。充电器作用: 保护板过充、 过放、过流等防护。

电池组作用: 限流片。电池芯以手机电池系统为例，过充防护系 统利用充电器输出电压设定在 4.2V 左右，来达到第一层防护，这样就算电池组上的保护板失效，电池也不会被过充而发生危险。第二道防护是保护板上的过充防护功能，一般设定为 4.3V。这样，保护板平常不必负责 切断充电电流，只有当充电器电压异常偏高时，才需要动作。过电流防护则是由保护板及限流片来负责，这 也是两道防护，防止过电流及外部短路。由于过放电只会发生在电子产品被使用的过程。因此，一般设计是 由该电

手机锂离子电池 子产品的线路板来提供第一道防护，电池组上的保护板则提供第二道防护。当电子产品侦测到供电电压低于 3.0V 时，应该自动关机。如果该产品设计时未设计这项功能，则保护板会在电压低到 2.4V 时，关闭 放电回路。

总论：电池系统设计时，必须对过充、过放、与过电流分别提供两道电子防护。 把保护板拿掉后充电，如果电池会爆炸就代表设计不良。 上述方法虽然提供了两道防护，但是由于消费者在充电器坏掉后，常会买非原厂充电器来充电，而充电 器业者，基于成本考虑，常将充电控制器拿掉，来降低成本。结果，劣币驱逐良币，市面上出现了许多劣质 充电器。这使得过充防护失去了第一道也是最重要的一道防线。而过充又是造成电池爆炸的最重要因素，因 此，劣质充电器可以称得上是电池爆炸事件的元凶。 当然，并非所有的电池系统都采用如上图的方案。在有些情况下，电池组内也会有充电控制器的设计。

例如：许多笔记型计算机的外加电池棒，就有充电控制器。这是因为笔记型计算机一般都将充电控制器做在 计算机内，只给消费者一个适配器。因此，笔记型计算机的外加电池组，就必须有一个充电控制器，才能确保外加电池组在使用适配器充电时的安全。另外，使用汽车点烟器充电的产品，有时也会将充电控制器做在 电池组内。

最后的防线：如果电子的防护措施都失败了，最后的一道防线，就要由电芯来提供了。电芯的安全层级， 可依据电芯能否通过外部短路和过充来大略区分等级。由于，电池爆炸前，如果内部有锂原子堆积在材料表 面，爆炸威力会更大。而且，过充的防护常因消费者使用劣质充电器而只剩一道防线，因此，电芯抗过充能 力比抗外部短路的能力更重要。 铝壳电芯与钢壳电芯安全性比较，铝壳具有很高的安全优势。

注意事项

存储要求：在温度为20±5℃、湿度为不超过50%的环境中，运输时须避免空气和水蒸气对铝箔的侵蚀;

本产品分为A、B两款，各自的关键特性为：A款外观为黑色，常规涂层厚度为双面4~8μm，导电性能较更为突出;B款外观为淡灰色，常规涂层厚度为双面2~3μm，涂层区可做较少层的焊接，并可以涂布机识别跳间隙;

B款(灰色)涂碳铝箔可以在涂层区直接做超声焊，只适合卷绕式电池焊接极耳(极片最多2-3层)，但超声的功率、时间需做一些微调;

碳层的散热性要比铝箔差些，故做涂布时需对带速与烘烤温度适当微调;

本产品对锂电池与电容的综合性能有较可观的提升，但不可作为改变电池某方面性能的主要因素，如电池能量密度、高低温性能、高电压等等。

辨别电池

比较电池容量的大小。一般的镉镍电池为500mAh或600mAh，氢镍电池也不过800-900mAh;而锂离子手机电池的容量一般都在1300-1400mAh之间，所以锂电池充足电后使用的时间约是氢镍电池的1.5倍，是镉镍电池的3.0倍左右。如果发现您所购买的锂离子手机电池块工作时间并没有宣传的或说明书上规定的长，就有可能是假冒的。

看塑胶表面及塑胶材质。正品电池防磨面均匀，采用的是PC材质，无脆裂现象;假冒电池无防磨面或过于粗糙，采用的是再生材质，易脆裂。

测量电池块的充电电压。如果用镉镍、氢镍电池块假冒锂离子手机电池块，就必须由5个单体电池组成，单个电池的充电电压一般不超过1.55V，电池块的总电压不超过7.75V.当电池块的充电总电压低于8.0V时就有可能是镉镍、氢镍电池。

对于原装电池，它的电池表面色泽纹理清晰、均匀、乾净、无明显划痕及损伤;电池标志应印有电池型号、种类、额定容量、标准电压、正负极标志、制造厂名。手感要光滑无阻塞，松紧适宜，与手配合良好，锁扣可靠;五金片无明显划痕及发黑、发绿现象。如果我们购买的手机电池与上面的现象不符合的，可以初步断定是假货。

许多手机生产厂商也从自身的角度出发，通过努力提高工艺水准，来提高手机及其配件的造假难度，从而进一步遏制假货水货泛滥的现象。一般正规的手机产品及其配件要求在外表上必须做到一致性。因此我们如果把买回来的手机电池装上时，应该仔细对照一下机身与电池底壳?色，假如色泽光暗一致，就是原装电池。否则，电池本身较暗淡无光泽，就有可能是假电池。

观察充电的异常情况。一般，正品手机电池内部应有过流保护器，在外部短路等导致电流过大的情况下，自动切断回路，以免烧毁或损坏手机;锂离子电池另具有过流保护线路，当使用不规范电器，交电电流过大时也会自动切断电源，导致充不进，在电池正常情况，可自动恢复到导通状态。如果，我们在充电的过程中，发现电池严重发热或者冒烟，甚至爆炸，说明电池肯定是假的。

如果细看，还可能发现制造者的名字。例如对于摩托罗拉电池，它的防伪商标是呈菱形，并且无论从任何角度看，都可以闪烁有立体效果，而Motorola，Original及印刷又清晰的话，便属正品。相反，一旦色泽暗淡，立体感不足 ，字样模糊，便有可能是假货。

借助专用工具。面对市场上的手机电池的种类越来越多，而假冒的技术也是越来越高明，一些大公司也在不断地提高防伪技术，例如新款诺基亚的手机电池，它在标志上进行了特殊的处理，需要用一种特殊的棱镜来识别，而这种棱镜只有诺基亚公司才有。因此，随著防伪技术的提高，我们也就很难从外观上来识别真假了。

IC卡 (Integrated Circuit Card，集成电路卡)，也称智能卡(Smart card)、智慧卡(Intelligent card)、微电路卡(Microcircuit card)或微芯片卡等。它是将一个微电子芯片嵌入符合ISO 7816标准的卡基中，做成卡片形式。IC卡与读写器之间的通讯方式可以是接触式，也可以是非接触式。根据通讯接口把IC卡分成接触式IC卡、非接触式IC和双界面卡(同时具备接触式与非接触式通讯接口)。

IC卡由于其固有的信息安全、便于携带、比较完善的标准化等优点，在身份认证、银行、电信、公共交通、车场管理等领域正得到越来越多的应用，例如二代身份证，银行的电子钱包，电信的手机SIM卡，公共交通的公交卡、地铁卡，用于收取停车费的停车卡等，都在人们日常生活中扮演重要角色。

IC卡是继磁卡之后出现的又一种信息载体。IC卡是指集成电路卡，一般用的公交车卡就是IC卡的一种，一般常见的IC卡采用射频技术与支持IC卡的读卡器进行通讯。IC卡与磁卡是有区别的，IC卡是通过卡里的集成电路存储信息，而磁卡是通过卡内的磁力记录信息。IC卡的成本一般比磁卡高，但保密性更好。

非接触式IC卡又称射频卡，成功地解决了无源(卡中无电源)和免接触这一难题，是电子器件领域的一大突破。主要用于公交、电信、银行、车场管理等领域。主要的功能包括安全认证，电子钱包，数据储存等。常用的门禁卡、二代身份证属于安全认证的应用，而银行卡、地铁卡等则是利用电子钱包功能。

IC卡工作的基本原理是：射频读写器向IC卡发一组固定频率的电磁波，卡片内有一个LC串联谐振电路，其频率与读写器发射的频率相同，这样在电磁波激励下，LC谐振电路产生共振，从而使电容内有了电荷;在这个电容的另一端，接有一个单向导通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内存储，当所积累的电荷达到2V时，此电容可作为电源为其它电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接受读写器的数据。

制作流程

IC卡制作流程分为：IC卡从设计到发行，可归纳成以下几个步骤：

系统设计

根据应用系统对卡的功能和安全的要求设计卡内芯片(或考虑设计通用芯片)，并根据工艺水平和成本对智能卡的MPU、存储器容量和COS提出具体要求，或对逻辑加密卡的逻辑功能和存储区的分配提出具体要求。

卡内集成电路设计

其设计过程与ASIC(专用集成电路)的设计类似，包括逻辑设计、逻辑模拟、电路设计、电路模拟、版图设计和正确性验证等，可借助于Workview、Mentor或Cadence等计算机辅助设计工具来完成。

对于智能卡，在国外经常采用工业标准微处理器作为核心，调整存储器的种类和容量，而不必重新设计。比较可行的办法是，由国内设计COS，由国外半导体厂家生产芯片，为可靠起见，这些芯片应该有自保护能力。

软件设计(仅适于智能卡)

包括COS和应用软件的设计，有相应的开发工具可供选用。由于智能卡的安全性与COS有关，因此在国家重要经济部门和机密部门使用的智能卡，应写入中国自行设计的COS。

芯片制造

在单晶硅圆片上制作电路

设计者将设计好的版图或COS代码提交给芯片制造厂。制造厂根据设计与工艺过程的要求，产生多层掩膜版。在一个圆片上可制作几百～几千个相互独立的电路，每个电路即为一个小芯片。小片上除有按IC卡标准(8个触点)设计的压焊块外，还应有专供测试用的探针压块，但要注意这些压块是否会给攻击者以可乘之机。

测试并在E2PROM中写入信息

利用带测试程序的计算机控制探头测试圆片上的每个芯片。在有缺陷的芯片上做标记，在测试合格的芯片中写入制造厂代号等信息。如用户需要制造厂在E2PROM中写入内容，也可在此时进行。

运输码也可在此时写入。运输码是为了防止卡片在从制造厂运输到发行商的途中被窃而采取的防卫措施，是仅为制造厂和发行商知道的密码。发行商接收到卡片后要首先核对运输码，如核对不正确，卡将自锁，烧断熔丝。

磨割圆片

厚度要符合IC卡的规定，研磨后将圆片切割成众多小芯片。

造微模块

将制造好的芯片安装在有8个触点的印制电路薄片上，称作微模块。

卡片制造

将微模块嵌入卡片中，并完成卡片表面的印刷工作。

卡初始化

先核对运输码。如为逻辑加密卡，运输码可由制造厂写入用户密码区，发行商核对正确后改写成用户密码对于智能卡，在此时可进行写入密码、密钥、建立文件等操作。

操作完毕，将熔丝烧断。此后该卡片进入用户方式，而且永远也不能回到以前的工作方式，这样做也是为了保证卡的安全。

处理发行

发行商通过读写设备对卡进行个人化处理，根据应用要求写入一些信息。完成以上这些过程的卡，就成为一张能唯一标识用户的卡，即可交给用户使用。

关键技术

IC卡核心是集成电路芯片，是利用现代先进的微电子技术，将大规模集成电路芯片嵌在一块小小的塑料卡片之中。其开发与制造技术比磁卡复杂得多。IC卡主要技术包括硬件技术、软件技术及相关业务技术等。硬件技术一般包含半导体技术、基板技术、封装技术、终端技术及其他零部件技术等;而软件技术一般包括应用软件技术、通信技术、安全技术及系统控制技术等。

EEPROM技术

电擦除式可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)是IC卡技术的核心。该技术使晶体管密度增大，改善了性能，增加了容量，达到在同样面

市面上的各种IC卡

市面上的各种IC卡

积上存储更大数据量的目的。作为数据或程序的存储空间，EEPROM的数据可以至少保持 10年的时间，擦写次数达10万次以上。EEPROM技术还提供了很大的灵活性，通过设置不可修改的标志位，能够将EEPROM单元转变成可编程只读存储器、只读存储器或不可读的保密存储单元。

该技术的先进性使得带有保密存储器的IC卡得到快速发展和应用。例如，在各种收费系统(公用电话、电表、公路收费等等)及访问控制等领域获得了广泛的应用。以EEPROM为核心的 CPU卡也广泛应用于移动电话、银行部门、多应用卡及要求有公共密钥算法的高安全性应用领域。

RFID技术

射频识别RFID(Radio Frequency Identification)技术是一种利用电磁波进行信号传输

IC卡

IC卡

的识别方法，被识别的物体本身应具有电磁波的接收和发送装置。RFID系统使用的通信频段范围为<135kHz或>300MHz～GHz级。

射频识别IC卡是一种使用电磁波和非触点来与终端通信的 IC卡。使用此卡时，不需要把卡片插入到特定读写器插槽之中。一般来说，通信距离在几厘米至1米范围内。射频识别卡使用得较多，而且发展潜力较大。

射频识别IC卡有主动式和被动式之分。主动式卡是指卡片需要主动靠近读卡器，用户需要将卡在读卡器上读卡区内读取卡上信息才完成交易;被动式卡不用出示卡片，只要走过读卡器的范围，即可读取卡上的信息，完成交易。

加密技术

IC卡中的CPU卡采用特殊的加密技术，不仅可以验证信息的正确性，同时还能检查通信双方身份的合法性，从而保证信息传送的安全性。这是通过IC卡中存储的银行密钥与读卡器兼黑盒子中存储的银行密钥的相互校验来实现的，从而保证了持卡者本身和读卡器双方都具有合法身份。总之，采用先进的加密技术后，不仅具有高度安全性、严谨性，还具有灵活便捷、成本低等优势。

除上述技术之外，还有Java卡技术、IC卡ISO标准化技术、IC卡生物认证技术及数据压缩技术等软、硬件新技术。

接口标准

IC卡读写器要能读写符合ISO7816标准的IC卡。IC卡接口电路作为IC卡与IFD内的CPU进行通信的唯一通道，为保证通信和数据交换的安全与可靠，其产生的电信号必须满足严格的时序要求。

时序要求

IC卡接口电路对IC卡插入与退出的识别，即卡的激活和释放，有很严格的时序要求。如果不能满足相应的要求，IC卡就不能正常进行操作;严重时将损坏IC卡或IC卡读写器。

(1)激活过程

为启动对卡的操作，接口电路应按图1所示顺序激活电路：

IC卡刷卡器

IC卡刷卡器

◇RST处于L状态;

◇根据所选择卡的类型，对VCC加电A类或B类，

◇VPP上升为空闲状态;

◇接口电路的I/O应置于接收状态;

◇向IC卡的CLK提供时钟信号(A类卡1～5MHz，B类卡1～4MHz)。

在t’a时间对IC卡的CLK加时钟信号。I/O线路应在时钟信号加于CLK的200个时钟周期(ta)内被置于高阻状态Z(ta 时间在t’a之后)。时钟加于CLK后，保持RST为状态L至少400周期(tb)使卡复位(tb在t’a之后)。在时间t’b，RST被置于状态H。I/O上的应答应在RST上信号上升沿之后的400~40 000个时钟周期(tc)内开始(tc在t’b之后)。

在RST处于状态H的情况下，如果应答信号在40 000个时钟周期内仍未开始，RST上的信号将返回到状态L，且IC卡接口电路对IC卡产生释放。

(2)释放过程

当信息交换结束或失败时(例如，无卡响应或卡被移出)，接口电路应按图2所示时序释放电路：

◇RST应置为状态L;

◇CLK应置为状态L(除非时钟已在状态L上停止);

◇VPP应释放(如果它已被激活);

◇I/O应置为状态A(在td时间内没有具体定义);

◇VCC应释放。

电源电压

IC卡接口电路应能在表1规定的电压范围内，向IC卡提供相应稳定的电流。

时钟信号

IC卡接口电路向卡提供时钟信号。时钟信号的实际频率范围在复位应答期间，应在以下范围内：A类卡，时钟应在1～5MHz;B类卡，时钟应在1～4MHz。

复位后，由收到的ATR(复位应答)信号中的F(时钟频率变换因子)和D(比特率调整因子)来确定。

时钟信号的工作周期应为稳定操作期间周期的40%～60%。当频率从一个值转换到另一个值时，应注意保证没有比短周期的40%更短的脉冲。

驱动模块

(1)数据结构的确定

编辑头文件ICDATA.H，确定在驱动模块程序中应用的公用数据结构。驱动模块的最终目的是读取和写入卡数据处理，所以规范整齐的数据结构是必须的。可以定义一个数据结构体来实现

卡数据的存储区域、数据地址索引、控制标志位等，如右图图示：

这样在驱动模块中，只需要STruct ICDATA iccdata;一条语句便可定义全部的卡处理数据结构定义;而Ic_fops则定义了设备操作映射函数结构。从这个数据结构看，我们实现了IC卡设备的打开、读、写和监控函数。

(2)硬件接口控制线控制子函数

以开发的硬件系统平台为例的硬件控制接口操作函数之一，用于控制IC卡的复位信号置。针对不同硬件平台，函数内部操作方法不尽相同。类似的其它操作函数还有：模块初始化函数是模块开发过程中必不可少的处理函数，用于实现设备的初始化、中断初始化及处理、设备注册等。在上面函数中，首先应用Initicdata实现了卡数据的初始化，然后定义了队列数据。再进行了中断处理函数的绑定、中断申请以及中断初始化。最后实现了IC卡字符设备的申请，设备名为IC。

近年来，PDA、数字相机、手机、可携式音讯设备和蓝芽设备等越来越多的产品采用锂电池作为主要电源。锂电池具有体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命高、高电压电池和自放电率低等优点，与镍镉、镍氢电池不太一样，锂电池必须考虑充电、放电时的安全性，以防止特性劣化。针对锂电池的过充、过度放电、过电流及短路保护很重要，所以通常都会在电池包内设计保护线路用以保护锂电池。

由于锂离子电池能量密度高，因此难以确保电池的安全性。在过度充电状态下，电池温度上升后能量将过剩，于是电解液分解而产生气体，因内压上升而产生自燃或破裂的危险;反之，在过度放电状态下，电解液因分解导致电池特性及耐久性劣化，因而降低可充电次数。

锂离子电池的保护电路就是要确保这样的过度充电及放电状态时的安全性，并防止特性劣化。锂离子电池的保护电路是由保护IC及两颗功率MOSFET所构成，其中保护IC监视电池电压，当有过度充电及放电状态时切换到以外挂的功率MOSFET来保护电池，保护IC的功能有过度充电保护、过度放电保护和过电流/短路保护。其中保护IC为监视电池电压;当有过度充电及放电状态时，则切换以外挂的Power-MOSFET来保护电池，保护IC的功能为： (1)过度充电保护、(2)过度放电保护、(3)过电流/短路保护。以下就这三项功能的保护动作加以说明

(1) 过度充电：

当锂电池发生过度充电时，电池内电解质会被分解，使得温度上升并产生气体，使得压力上升而可能引起自燃或爆裂的危机，锂电池保护IC用意就是要防止过充电的情形发生。

过度充电保护IC原理：

当外部充电器对锂电池充电时，为防止因温度上升所导致的内压上升，需终止充电状况，此时保护IC需检测电池电压，当到达4.25V时(假设电池过充点为4.25V)及激活过充电保护，将Power MOS由ON'OFF,进而截止充电。另外，过充电检出，因噪声所产生的误动作也是必须要注意的，以免判定为过充保护，因此需要延迟时间的设定，而delay time也不能短于噪声的时间。

(2) 过度放电：

在过度放电的情形下，电解液因分解而导致电池特性劣化，并造成充电次数的降低，锂电池保护IC用以保护其过放电的状况发生， 达成保护动作。

过度放电保护IC原理：为了防止锂电池过度放电之状态，假设锂电池接上负载，当锂电池电压低于其过放电电压检测点(假设设定为2.3V)，将激活过放电保护，将Power MOS由ON'OFF,进而截止放电，达成保护以避免电池过放电现象发生， 并将电池保持在低静态电流的状态(standby mode)，此时耗电为0.1uA

当锂电池接上充电器，且此时锂电池电压高于过放电电压时，过放电保护功能方可解除。

另外，为了对于脉冲放电之情形，过放侦测设有延迟时间用以预防此种误动作的发生。

(3) 过电流及短路电流

因为不明原因(放电时或正负极遭金属物误触)造成过电流或短路电流发生，为确保安全，使其停止放电。

电流保护IC原理：

当放电电流过大或短路情况发生时，保护IC将激活过(短路)电流保护，此时过电流的检测是将Power MOS的Rds(on)当成感应阻抗用以监测其电压的下降情形，若比所定的过电流检测电压还高则停止放电，

公式为：

V-(过电流检测电压)=I(放电电流)*Rds(on)*2

假设V-=0.2V, Rds(on)=25mΩ，则保护电流的大小为I=4A

同样的，过电流检出也必须要设有延迟时间以防有突然的电流流入时，会发生误动作，使其发生保护的误动作。 通常在过电流发生后，若能移除过电流之因素(例如：马上与负载脱离)，就会回复其正常状态，可以再实行正常的充放电动作

锂电池保护IC的新功能：

除了上述的锂电池保护IC功能之外，现在还有一些新的功能值得我们注意，以东瑞电子所独家代理的"Ricoh"锂电池保护IC为例---R5426

(1) 充电时，过电流之保护：

当连接充电器在充电时突然有过电流发生(充电器损坏)，即发生充电时过电流检测，此时将Cout将由High'Low,Power MOS由ON'OFF,达成保护之动作。

V-(Vdet4过电流检测电压)=I(充电电流)*Rds(on)*2

注：Vdet4为-0.1V

(2) 缩短测试时间：

假设测完一片PCB所需要花的时间为1秒，那100万片则需要100万秒，非常的耗时，同样的也很没有效率，故我们可以利用以下之功能来缩短测试时间。

(A) 当我们将R5426之DS pin open时，此时delay time为规格书上所示

(B) 当我们将R5426之DS pin接VDD时，此时delay time将只有1/90.

(C) 当我们将R5426之DS pin接Vim(min=1.2V,max=VDD-1.1V)，此时将可忽略delay time

(3) 过充时锁住模式(Latch)：

通常保护IC在过充电保护时经过一段延迟时间之后就会将Power MOS关掉(Cout)，用以达到保护的目的，当锂电池电压一直下降到解除点(Overcharge Hysteresis Voltage)时就会回复，此时又会继续的充电，又保护，又放电充电放电，这种情形并不是一种很好的状况且安全性的问题将无法有效的获得解决。

锂电池一直重复着做着充电放电充电放电的动作， Power MOS的Gate将反复的High/Low,这样可能会使MOSFET变热。，也同时对于电池的寿命造成引想，由此可知Latch Mode的重要性。

假如锂电时保护电路在侦测到过充电保护时有Latch Mode,MOSFET将不会变热，且安全性相对的提高许多。在侦测到过充电保护之后，只要有连接充电器在电池包上，此时之状态及到达过充时锁住模式，因此，虽然锂电池的电压一值下降，但不会发生再充电的情形。要解除这个状况，只要将充电器移除并连接负载即可回复充放电的状态。

(4) 缩小保护电路组件：

将过充电和短路保护用的延迟电容给内包到保护IC里面

保护IC的要求：

(A) 过度充电保护的高精化：

当锂离子电池有过度充电状态时，为防止因温度上升所导致的内压上升，须截止充电状态。保护IC将检测电池电压，当检测到过度充电时，则过度充电检测的功率 MOSFET使之切断而截止充电。此时应注意的是过度充电的检测电压的高精密度化，在电池充电时，使电池充电到饱满的状态是使用者很关心的问题，同时兼顾到安全性问题，因此需要在达到容许电压时截止充电状态。要同时符合这两个条件，必须有高精密度的检测器，目前检测器的精密度为25mV,该精密度将有待于进一步提高。

(B) 减低保护IC的耗电流达到过度放电保护目的：

已充过电的锂离子电池电随着使用时间，电池电压会渐减，最后低到规格标准值以下。此时就需要再度充电。若未充电而继续使用的话，恐就无法再充电了(过放电状态)。而为防止过放电状态，保护IC即要侦测电池电压的状态，一旦到达过放电侦测电压以下，就得使放电一方的Power-MOSFET OFF而截止放电。但此时电池本身仍有自然放电及保护IC的消费电流存在，因此需要使保护IC的耗电流降到最低的程度。

(C) 过电流/短路保护需有低侦测电压及高精度的要求：

因不明原因导致短路而有大电流耗损时，为确保安全而使之停止放电。在过电流的侦测是以Power MOS的Rds(on)为感应阻抗，以监视其电压的下降，此时的电压若比过电流侦测电压还高时即停止放电。为了使Power MOS的Rds(on)在充电电流与放电电流时有效的应用，需使该阻抗值尽量低，(目前约20mΩ ~30mΩ )。如此，过电流侦测电压就可较低。

(D) 实现耐压值：

电池包与充电器连接时瞬间会有高压产生，因此保护IC因具备有"耐高压的要求(Ricoh的保护IC即可承受到28V)

(E) 低耗电：

当到达保护时，其静态耗电流必须要小(0.1uA)

(F) 零伏可充电：

有些电池在存放的过程中可能因为放太久或不正常的原因导致电压低到0V,故保护IC需要在0V也可以充电的动作

保护IC功能未来发展

如前所述，未来保护IC将进一步提高检测电压的精密度、降低保护IC的耗电流和提高误动作防止功能等，同时充电器连接端子的高耐压也是研发的重点。 在封装方面，目前已由SOT23-6逐渐转向SON6封装，将来还有CSP封装，甚至出现COB产品用以满足现在所强调的轻薄短小要求。

在功能方面，保护IC不需要整合所有的功能，可根据不同的锂电池材料开发出单一保护IC,如只有过充保护或过放保护功能，这样可以大幅减少成本及尺寸。

当然，功能组件单晶体化是不变的目标，如目前手机制造商都朝向将保护IC、充电电路以及电源管理IC等周边电路与逻辑IC构成双芯片的芯片组，但目前要使功率MOSFET的开路阻抗降低，难以与其它IC整合，即使以特殊技术制成单芯片，恐怕成本将会过高。因此，保护IC的单晶体化将需一段时间来解决。