鉅大LARGE | 點擊量:51420次 | 2020年09月21日
鋰電池串并聯(lián),電池串聯(lián)和并聯(lián)的區(qū)別
鋰電池串并聯(lián)定義
由于單體電池的電壓和容量有限,在實際使用中都需要進行串并聯(lián)組合,以獲得更高的電壓和容量,才能滿足設備的實際供電需求。
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鋰電池串聯(lián): 電壓相加,容量不變,內阻增大。
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鋰電池并聯(lián): 電壓不變,容量相加,內阻減小,可供電時間延長。
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鋰電池串并聯(lián): 電池組中間既有并聯(lián)組合又有串聯(lián)組合,使電壓增高,容量加大。
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串聯(lián)電壓: 3.7V單體電池可以根據需要組裝成電壓為3.7*(N)V的電池組(N:單體電池數)
如7.4V、12V、24V、36V、48V、60V、72V等。 -
并聯(lián)容量: 2000mAh單體電池可以根據需要組裝成容量為2*(N)Ah的電池組(N:單體電池數)
如4000mAh、6000mAh、8000mAh、5Ah, 10Ah, 20Ah, 30Ah, 50Ah, 100Ah等。
鋰電池PACK
鋰電池PACK是指鋰電池包的加工組裝和包裝。鋰電芯組裝成組的過程稱為PACK,可以是單只電池,也可以是串并聯(lián)的鋰電池包等。鋰電池Pack通常由塑膠外殼,保護板,電芯,輸出電極,連接用碰片,及其它絕緣膠紙,雙面膠紙等組成。
鋰電芯:成品電池的核心部分
保護板:起到過充、過放、過流、短路、NTC溫控智能保護等功能。
塑膠外殼:整個電池的支撐骨架;對保護板的定位及固定;承載其他所有非殼體零部件并限位。
端子引線:可以提供各種端子線充放電接口,供各種電子產品、儲能產品、后備電源使用。
鎳片/支架:電芯的連接及固定組件
鋰電池串并聯(lián)組合
鋰電池由于安全性的原因,必須外接保護板用于對每節(jié)電池的監(jiān)控,電池的使用中一般不建議并聯(lián)使用,如果并聯(lián)必須保證電池各參數的一致性(容量、內阻等),另外串聯(lián)用的電池也必須參數一致,否則電池組的性能會比單個電芯的性能差很多。
鋰電池配對標準 電壓差≤10mV,內阻差≤5mΩ,容量差≤20mA
鋰電池配對的目的是保證電池組中每一只電池的容量、電壓、內阻、效果達到一致,不一致就會導致鋰電池組使用過程中各種參數距離越拉越遠,導致電壓不平衡,時間長了就會過充電、過放電、容量發(fā)揮不出來,引起爆炸著火的危險。
1、鋰電池串并聯(lián)組合方式
2串鋰電池組合 (7.4V 鋰電池)
型號 | 18650-2S1P | 18650-2S1P | 18650-2S2P | 18650-2S3P |
電壓 | 7.4V | 7.4V | 7.4V | 7.4V |
容量 | 2200/2500/3000mAh | 2200/2500/3000mAh | 6000mAh | 9000mAh |
尺寸 | 18*105mm | 18*36*65mm | 37*37*66mm | 37*55*66mm |
重量 | 90g | 90g | 180g | 270g |
3串鋰電池組合 (11.1V 鋰電池)
串并聯(lián)方式 | 18650-3S1P 三角形 | 18650-3S1P 一字形 | 18650-3S2P | 18650-3S3P |
電壓 | 11.1V | 11.1V | 11.1V | 11.1V |
容量 | 2200/2500/3000mAh | 2200/2500/3000mAh | 6000mAh | 9000mAh |
尺寸 | 66.5*36.6*36.6mm | 69.8*55.7*18.8mm | 66.8*55.0*40.8mm | 60.6*68.0*56.1mm |
重量 | 155g | 158g | 285g | 425g |
4串鋰電池組合 (14.8V 鋰電池)
串并聯(lián)方式 | 18650-4S1P 正方形 | 18650-4S1P 一字形 | 18650-4S2P |
電壓 | 14.8V | 14.8V | 14.8V |
容量 | 2200/2500/3000mAh | 2200/2500/3000mAh | 6000mAh |
尺寸 | 69.6*37.7*37.7mm | 69.3*73.4*17.6mm | 70.6*74.2*37.1mm |
重量 | 181g | 191g | 371g |
6串鋰電池組合 (22.2V 鋰電池)
串并聯(lián)方式 | 18650-6S1P 電壓 | 18650-6S2P | 18650-6S3P |
電壓 | 25.2V | 25.2V | 25.2V |
容量 | 2000/3000mAh | 6000mAh | 9000mAh |
尺寸 | 114*72*22mm | 114*72*41mm | 114*72*60mm |
重量 | 303g | 570g | 835g |
2、鋰電池組線材/端子
鋰電池組插頭及引線長度可隨意定制,根據客戶的用電設備進行選擇。
3、鋰電池組串并聯(lián)計算
我們都知道鋰電池串聯(lián)電壓增加,并聯(lián)容量增加,那么如何計算一個鋰電池組是幾串幾并,由多少只電芯組成的呢?
進行計算前我們需要知道這個鋰電池組是采用什么規(guī)格的電芯的組裝,因為不同的電芯電壓容量不同, 組裝成特定規(guī)格的鋰電池組,所需要的串并數量不同。市面上常見的鋰電芯種類有鈷酸鋰的3.7V、三元的3.6V、磷酸鐵鋰的3.2V,鈦酸鋰的2.4V,容量則因電芯大小、材料、廠家的不同而不同。
以48V 20Ah鋰電池組為例
- 假設所用單體電芯規(guī)格為18650 3.7V 2000mAh
- 假設所用單體電芯規(guī)格為18650 3.7V 2000mAh
- 并聯(lián)電芯數量:20Ah/2Ah=10 即10并(10只電芯并聯(lián))
- 整組電池就是13串×10只電芯=130只電芯
常用鋰電池組串聯(lián)組合
標稱電壓 | 電池類別 | 常見串數 | 充電電壓 |
12V | 3.7V 鈷酸鋰 | 3S | 12.6V |
3.2V 鐵鋰 | 4S | 14.6V | |
24V | 3.7V 鈷酸鋰 | 7S | 29.4V |
3.2V 鐵鋰 | 8S | 29.2V | |
36V | 3.7V 鈷酸鋰 | 10S | 42.0V |
3.7V 鈷酸鋰 | 11S | 46.2V | |
3.2V 鐵鋰 | 11S | 40.2V | |
3.2V 鐵鋰 | 12S | 43.8V | |
48V | 3.7V 鈷酸鋰 | 13S | 54.6V |
3.7V 鈷酸鋰 | 14S | 58.8V | |
3.2V 鐵鋰 | 15S | 58.8V | |
3.2V 鐵鋰 | 16S | 58.8V | |
60V | 3.7V 鈷酸鋰 | 17S | 71.4V |
3.2V 鐵鋰 | 20S | 73.0V | |
72V | 3.7V 鈷酸鋰 | 20S | 84.0V |
3.2V 鐵鋰 | 24S | 87.6V |
鋰電池組裝過程
18650-3S6P/11.1V/15600mAh 鋰電池組裝過程
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電芯分容
容量差≤30mAh
分容完成靜置48-72H再配組 -
電壓內阻分選配組
電壓差≤5mV
內阻差≤5mΩ 電壓內阻相近的8個電芯配對一組 -
電芯點焊
使用成型鎳帶,杜絕虛焊,短路,效率低下,電流分布不均等問題 -
焊接保護板
確認線路板無漏元器件、元器件無虛焊、連焊等不良 -
電池絕緣
貼快巴紙、馬拉膠進行絕緣 -
電池組老化
確定電池組的好壞,確保鋰電池組使用過程中的穩(wěn)定性、安全性和使用壽命 -
PVC熱縮膜
先熱縮兩端定位,
再吹中間熱縮
PVC膜居中、無起白、漏孔 -
成品性能測試
電壓:10.8~11.7V
內阻:≤150mΩ
充放電、過流性能測試 -
電池噴碼
噴碼不能歪斜、字跡要清晰
鋰電池串并聯(lián)的注意事項
- 不要將不同品牌的電池一起使用。
- 不要將不同電壓的電池一起使用。
- 不要將不同容量或新舊鋰電池混在一起使用。
- 不同化學材料的電池不能混合使用,如鎳氫和鋰電池混用。
- 當電池的電量不足時,更換所有的電池。
- 使用對應參數的鋰電池保護板。
- 選擇性能一致的電池,一般鋰電池串并聯(lián)使用需要進行鋰電池芯配對。 配對的標準:電壓差≤10mV,內阻差≤5mΩ,容量差≤20mA
1、不同電壓的鋰電池串聯(lián)
鋰電池由于存在一致性的問題,同一體系(如三元或鐵鋰)下進行并串成組,也需要挑選電壓、內阻、容量一致的進行配組。不同電壓平臺,不同內阻的電池串聯(lián)使用,會造成某只電池每個循環(huán)都是先充滿先放完, 如果有保護板并且不出故障,會造成整組容量降低,不帶保護板的話勢必造成該電池過充或過放進而造成損壞。
2、不同容量的鋰電池并聯(lián)
如果將不同容量或新舊鋰電池混在一起使用,有可能出現(xiàn)漏液,零電壓等現(xiàn)象。這是由于充電過程中,容量差異導致充電時有些電池被過充,有些電池未充滿電,放電時有容量高的電池未放完電,而容量低的則被過放。如此惡性循環(huán),電池受到損害而漏液或低(零)電壓。
組裝鋰電池先并聯(lián)還是串聯(lián)?
構成鋰電池組的典型連接方式有先并聯(lián)后串聯(lián)、先串聯(lián)后并聯(lián)以及混聯(lián)方式。
純電動公交車用鋰電池組通常采用先并后串的連接方式。
電網儲能用鋰電池組往往采用先串后并的連接方式。
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圖1 先并后串鋰動力電池模組拓撲
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圖2 先串后并鋰動力電池模組拓撲
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圖3 先并后串再并鋰動力電池模組拓撲
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鋰電池先并后串的優(yōu)點
鋰電池單體失效自動退出,除了容量降低,不影響并聯(lián)后使用;
并聯(lián)中某個鋰電池單體短路時造成并聯(lián)電路電流非常大,通常加熔斷保護技術避免。 -
鋰電池先并后串的缺點
由于鋰電池單體內阻的差異、散熱不均等都會影響并聯(lián)后鋰電池組的循環(huán)壽命。
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鋰電池先串后并的優(yōu)點
根據鋰電池單體容量先進行串聯(lián),如整組容量1/3,最后進行并聯(lián),降低了大容量鋰電池模組的故障概率;先串后并對于鋰電池組一致性有很好的幫助。
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從鋰電池組連接的可靠性以及電壓不一致性發(fā)展趨勢和性能影響的角度分析,先并聯(lián)后串聯(lián)連接方式優(yōu)于先串聯(lián)后并聯(lián)連接方式,而先串后并的鋰電池拓撲結構有利于對系統(tǒng)各個鋰電池單體進行檢測和管理。
鋰電池串并聯(lián)充電
1、鋰電池串聯(lián)充電
目前鋰電池組的充電一般都采用串聯(lián)充電,這主要是因為串聯(lián)充電方法結構簡單、成本低、較容易實現(xiàn)。但由于單體鋰電池之間在容量、內阻、衰減特性、自放電等性能方面的差異,在對鋰電池組串聯(lián)充電時,電池組中容量最小的那只單體鋰電池將最先充滿電,而此時,其他電池還沒有充滿電,如果繼續(xù)串聯(lián)充電,則已充滿電的單體鋰電池就可能會被過充電。
而鋰電池過充電會嚴重損害電池的性能,甚至可能會導致爆炸造成人員傷害,因此,為了防止出現(xiàn)單體鋰電池過充電,鋰電池組使用時一般配有電池管理系統(tǒng)(Battery Management System,簡稱BMS),通過電池管理系統(tǒng)對每一只單體鋰電池進行過充電等保護。串聯(lián)充電時,如果有一只單體鋰電池的電壓達到過充保護電壓,電池管理系統(tǒng)會將整個串聯(lián)充電電路切斷,停止充電,以防止這只單體電池被過充電,而這樣會造成其他鋰電池無法充滿電。
2、鋰電池并聯(lián)充電
鋰電池并聯(lián)充電時,每節(jié)鋰電池都應保證均衡充電,否則使用過程中會影響整組鋰電池的性能和壽命。常用的均衡充電技術有:恒定分流電阻均衡充電、通斷分流電阻均衡充電、平均電池電壓均衡充電、開關電容均衡充電、降壓型變換器均衡充電、電感均衡充電等。
鋰電池并聯(lián)充電需要注意幾個問題:
- 有保護板和沒有保護板的鋰電池不能并聯(lián)充電。沒有保護板的電池容易過充電損壞。
- 并聯(lián)充電的電池通常都需要去掉電池自帶的保護板,統(tǒng)一使用一個電池保護板。
- 并聯(lián)充電的電池如果沒有鋰電池保護板,充電電壓一定要限制在4.2V,不能使用5V的充電器。
鋰電池并聯(lián)后會有一個充電保護芯片對鋰電池進行充電保護,鋰電池生產廠家在制作并聯(lián)鋰電池時已經充分考慮了鋰電池并聯(lián)后的變化特點,也是按照上述要求進行電流設計和電芯選擇的,所以,使用者需要按照并聯(lián)鋰電池的說明書按部就班地進行充電,避免不正確的充電對電池可能造成的損害。
3、鋰電池充電注意事項
- 鋰電池必須選用專用充電器,否則可能會達不到飽和狀態(tài),影響其性能發(fā)揮。
- 鋰電池充電前,不需要完全放電。
- 不要長時間將充電器插在插座上,電池充飽后應盡快從充電器中取出。
- 應當從長期不使用的用電器具中取出電池,將電池放空后保存。
- 不要將電池正負極插反,否則會導致電池鼓脹或破裂。
- 鎳充電器與鋰充電器不能混用。