锂电池串并联,电池串联和并联的区别

2020-10-10 09:29:02 深圳市创新易电子科技有限公司

锂电池串并联定义


由于单体电池的电压和容量有限,在实际使用中都需要进行串并联组合,以获得更高的电压和容量,才能满足设备的实际供电需求。


锂电池串联:电压相加,容量不变,内阻增大。


锂电池并联:电压不变,容量相加,内阻减小,可供电时间延长。


锂电池串并联:电池组中间既有并联组合又有串联组合,使电压增高,容量加大。


串联电压:


3.7V单体电池可以根据需要组装成电压为3.7*(N)V的电池组(N:单体电池数),如7.4V、12V、24V、36V、48V、60V、72V等。


并联容量:


2200mAh单体电池可以根据需要组装成容量为2*(N)mAh的电池组(N:单体电池数),如4400mAh、6600mAh、8800mAh、5Ah、10Ah、20Ah、30Ah、50Ah、100Ah等。


锂电池组Pack


锂电池PACK是指锂电池包的加工组装和包装。锂电芯组装成组的过程称为PACK,可以是单只电池,也可以是串并联的锂电池包等。锂电池Pack通常由塑胶外壳,保护板,电芯,输出电极,连接用碰片,及其它绝缘胶纸,双面胶纸等组成。


锂电芯:成品电池的核心部分。


保护板:起到过充、过放、过流、短路、NTC温控智能保护等功能。


塑胶外壳:整个电池的支撑骨架;对保护板的定位及固定;承载其他所有非壳体零部件并限位。


端子引线:可以提供各种端子线充放电接口,供各种电子产品、储能产品、后备电源使用。


镍片/支架:电芯的连接及固定组件。


锂电池串并联组合


锂电池由于安全性的原因,必须外接保护板用于对每节电池的监控,电池的使用中一般不建议并联使用,如果并联必须保证电池各参数的一致性(容量、内阻等),另外串联用的电池也必须参数一致,否则电池组的性能会比单个电芯的性能差很多。


锂电池配对的目的是保证电池组中每一只电池的容量、电压、内阻、效果达到一致,不一致就会导致锂电池组使用过程中各种参数距离越拉越远,导致电压不平衡,时间长了就会过充电、过放电、容量发挥不出来,引起爆炸着火的危险。


锂电池串并联组合方式


3串锂电池组合(11.1V 锂电池)


4串锂电池组合 (14.8V 锂电池)


6串锂电池组合(22.2V 锂电池)


锂电池组线材/端子


锂电池组插头及引线长度可随意定制,根据客户的用电设备进行选择。


锂电池组串并联计算


我们都知道锂电池串联电压增加,并联容量增加,那么如何计算一个锂电池组是几串几并,由多少只电芯组成的呢?


进行计算前我们需要知道这个锂电池组是采用什么规格的电芯的组装,因为不同的电芯电压容量不同,


组装成特定规格的锂电池组,所需要的串并数量不同。市面上常见的锂电芯种类有钴酸锂的3.7V、三元的3.6V、磷酸铁锂的3.2V,钛酸锂的2.4V,容量则因电芯大小、材料、厂家的不同而不同。


以48V 20Ah锂电池组为例


假设所用单体电芯规格为18650 3.7V 2000mAh


串联电芯数量:48V/3.7V=12.97 即13串(13只电芯串联)


并联电芯数量:20Ah/2Ah=10 即10并(10只电芯并联)


整组电池就是13串×10只电芯=130只电芯


常用锂电池组串联组合


锂电池组装过程


18650-3S6P/11.1V/15600mAh锂电池组装过程


锂电池串并联的注意事项


· 不要将不同品牌的电池一起使用


· 不要将不同电压的电池一起使用


· 不要将不同容量或新旧锂电池混在一起使用


· 不同化学材料的电池不能混合使用,如镍氢和锂电池混用


· 当电池的电量不足时,更换所有的电池


· 使用对应参数的锂电池保护板


· 选择性能一致的电池,一般锂电池串并联使用需要进行锂电池芯配对


  配对的标准:电压差≤10mV,内阻差≤5mΩ,容量差≤20mA


不同电压的锂电池串联


锂电池由于存在一致性的问题,同一体系(如三元或铁锂)下进行并串成组,也需要挑选电压、内阻、容量一致的进行配组。不同电压平台,不同内阻的电池串联使用,会造成某只电池每个循环都是先充满先放完,如果有保护板并且不出故障,会造成整组容量降低,不带保护板的话势必造成该电池过充或过放进而造成损坏。


不同容量的锂电池并联


如果将不同容量或新旧锂电池混在一起使用,有可能出现漏液,零电压等现象。这是由于充电过程中,容量差异导致充电时有些电池被过充,有些电池未充满电,放电时有容量高的电池未放完电,而容量低的则被过放。如此恶性循环,电池受到损害而漏液或低(零)电压。


组装锂电池先并联还是串联


锂电池组串并联拓扑结构


构成锂电池组的典型连接方式有先并联后串联、先串联后并联以及混联方式。


纯电动公交车用锂电池组通常采用先并后串的连接方式。


电网储能用锂电池组往往采用先串后并的连接方式。


锂电池先并后串的优点


锂电池单体失效自动退出,除了容量降低,不影响并联后使用;


并联中某个锂电池单体短路时造成并联电路电流非常大,通常加熔断保护技术避免。


锂电池先并后串的缺点


由于锂电池单体内阻的差异、散热不均等都会影响并联后锂电池组的循环寿命。


锂电池先串后并的优点


根据锂电池单体容量先进行串联,如整组容量1/3,最后进行并联,降低了大容量锂电池模组的故障概率;先串后并对于锂电池组一致性有很好的帮助。


从锂电池组连接的可靠性以及电压不一致性发展趋势和性能影响的角度分析,先并联后串联连接方式优于先串联后并联连接方式,而先串后并的锂电池拓扑结构有利于对系统各个锂电池单体进行检测和管理。


锂电池串并联充电


锂电池串联充电


目前锂电池组的充电一般都采用串联充电,这主要是因为串联充电方法结构简单、成本低、较容易实现。但由于单体锂电池之间在容量、内阻、衰减特性、自放电等性能方面的差异,在对锂电池组串联充电时,电池组中容量最小的那只单体锂电池将最先充满电,而此时,其他电池还没有充满电,如果继续串联充电,则已充满电的单体锂电池就可能会被过充电。


而锂电池过充电会严重损害电池的性能,甚至可能会导致爆炸造成人员伤害,因此,为了防止出现单体锂电池过充电,锂电池组使用时一般配有电池管理系统(Battery Management System,简称BMS),通过电池管理系统对每一只单体锂电池进行过充电等保护。串联充电时,如果有一只单体锂电池的电压达到过充保护电压,电池管理系统会将整个串联充电电路切断,停止充电,以防止这只单体电池被过充电,而这样会造成其他锂电池无法充满电。


锂电池并联充电


锂电池并联充电时,每节锂电池都应保证均衡充电,否则使用过程中会影响整组锂电池的性能和寿命。常用的均衡充电技术有:恒定分流电阻均衡充电、通断分流电阻均衡充电、平均电池电压均衡充电、开关电容均衡充电、降压型变换器均衡充电、电感均衡充电等。


锂电池并联充电需要注意几个问题:


1、有保护板和没有保护板的锂电池不能并联充电。没有保护板的电池容易过充电损坏。


2、并联充电的电池通常都需要去掉电池自带的保护板,统一使用一个电池保护板。


3、并联充电的电池如果没有锂电池保护板,充电电压一定要限制在4.2V,不能使用5V的充电器。


锂电池并联后会有一个充电保护芯片对锂电池进行充电保护,锂电池生产厂家在制作并联锂电池时已经充分考虑了锂电池并联后的变化特点,也是按照上述要求进行电流设计和电芯选择的,所以,使用者需要按照并联锂电池的说明书按部就班地进行充电,避免不正确的充电对电池可能造成的损害。


锂电池充电注意事项


1.锂电池必须选用专用充电器,否则可能会达不到饱和状态,影响其性能发挥。


2.锂电池充电前,不需要完全放电。


3.不要长时间将充电器插在插座上,电池充饱后应尽快从充电器中取出;


4.应当从长期不使用的用电器具中取出电池,将电池放空后保存;


5.不要将电池正负极插反,否则会导致电池鼓胀或破裂;


镍充电器与锂充电器不能混用。

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