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鋰電池串并聯,電池串聯和并聯的區別

鉅大LARGE  |  點擊量:380次  |  2020年09月21日  

鋰電池串并聯定義


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。


鋰電池串聯:電壓相加,容量不變,內阻增大。


鋰電池并聯:電壓不變,容量相加,內阻減小,可供電時間延長。


鋰電池串并聯:電池組中間既有并聯組合又有串聯組合,使電壓增高,容量加大。


串聯電壓:


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。


并聯容量:


2200mAh單體電池可以根據需要組裝成容量為2*(N)mAh的電池組(N:單體電池數),如4400mAh、6600mAh、8800mAh、5Ah、10Ah、20Ah、30Ah、50Ah、100Ah等。


鋰電池組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電池的監控,電池的使用中一般不建議并聯使用,如果并聯必須保證電池各參數的一致性(容量、內阻等),另外串聯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、容量發揮不出來,引起爆炸著火的危險。


鋰電池串并聯組合方式


3串鋰電池組合(11.1V 鋰電池)


4串鋰電池組合 (14.8V 鋰電池)


6串鋰電池組合(22.2V 鋰電池)


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。


鋰電池組串并聯計算


我們都知道鋰電池串聯電壓增加,并聯容量增加,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格為18650 3.7V 2000mAh


串聯電芯數量:48V/3.7V=12.97 即13串(13只電芯串聯)


并聯電芯數量:20Ah/2Ah=10 即10并(10只電芯并聯)


整組電池就是13串×10只電芯=130只電芯


常用鋰電池組串聯組合


鋰電池組裝過程


18650-3S6P/11.1V/15600mAh鋰電池組裝過程


鋰電池串并聯的注意事項


· 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


不同電壓的鋰電池串聯


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使用,會造成某只電池每個循環都是先充滿先放完,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。


不同容量的鋰電池并聯


如果將不同容量或新舊鋰電池混在一起使用,有可能出現漏液,零電壓等現象。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,電池受到損害而漏液或低(零)電壓。


組裝鋰電池先并聯還是串聯


鋰電池組串并聯拓撲結構


構成鋰電池組的典型連接方式有先并聯后串聯、先串聯后并聯以及混聯方式。


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。


鋰電池先并后串的優點


鋰電池單體失效自動退出,除了容量降低,不影響并聯后使用;


并聯中某個鋰電池單體短路時造成并聯電路電流非常大,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后鋰電池組的循環壽命。


鋰電池先串后并的優點


根據鋰電池單體容量先進行串聯,如整組容量1/3,最后進行并聯,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。


從鋰電池組連接的可靠性以及電壓不一致性發展趨勢和性能影響的角度分析,先并聯后串聯連接方式優于先串聯后并聯連接方式,而先串后并的鋰電池拓撲結構有利于對系統各個鋰電池單體進行檢測和管理。


鋰電池串并聯充電


鋰電池串聯充電


目前鋰電池組的充電一般都采用串聯充電,這主要是因為串聯充電方法結構簡單、成本低、較容易實現。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,如果繼續串聯充電,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(Battery Management System,簡稱BMS),通過電池管理系統對每一只單體鋰電池進行過充電等保護。串聯充電時,如果有一只單體鋰電池的電壓達到過充保護電壓,電池管理系統會將整個串聯充電電路切斷,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。


鋰電池并聯充電


鋰電池并聯充電時,每節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。


鋰電池并聯充電需要注意幾個問題:


1、有保護板和沒有保護板的鋰電池不能并聯充電。沒有保護板的電池容易過充電損壞。


2、并聯充電的電池通常都需要去掉電池自帶的保護板,統一使用一個電池保護板。


3、并聯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鋰電池時已經充分考慮了鋰電池并聯后的變化特點,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。


鋰電池充電注意事項


1.鋰電池必須選用專用充電器,否則可能會達不到飽和狀態,影響其性能發揮。


2.鋰電池充電前,不需要完全放電。


3.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;


4.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;


5.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。


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