如何正確地把電池串聯和並聯起來

如何正確地把電池串聯和並聯起來

秩名 發表於 2013-01-04 14:40:19

　　如何正確地把電池串聯和並聯起來使用，這聽起來好象很簡單，但是，遵循一些簡單的規則，就可以避免不必要的問題。

　　在電池組中是把多個電池串聯起來，得到所需要的工作電壓。如果所需要的是更高的容量和更大的電流，那就應該把電池並聯起來。另外還有一些電池組，把串聯和並聯這兩種方法結合起來。一個膝上型電腦的電池有可能是把四節3.6V鋰離子電池串聯起來，總電壓達到14.4V；然後，再把兩組串聯在一起的電池並聯起來，這樣，電池組的總電量就可以從2000毫安時提高到4000毫安時。這種接法稱作「四串兩並」，它的意思是：把兩組由四節電池串聯在一起的電池組並聯起來。

　　在手錶、備份用的存儲器和蜂窩電話裡一般使用一節電池。一節鎳基電池的標稱電壓是1.2V，鹼性電池是1.5V，氧化銀電池是1.6V，鉛酸性電池是2V，鋰電池是3V，而鋰離子電池的標稱電壓則是3.6V。使用鋰離子聚合物和其他類型的鋰電池，它的額定電壓一般為3.7V。如果要想得到像11.1V這種不常見的電壓，就得把三節這種電池串聯在一起。隨著現代微電子技術的發展，我們已經可以用一節3.6V的鋰離子電池，為蜂窩電話和低功耗的便攜通訊產品供電。在上世紀六十年代，在照度計中廣泛使用的汞電池，出於環境保護方面的考慮，如今已經完全退出市場。

　　鎳基電池的標稱電壓為1.2V或1.25V。它們之間，除了市場偏好之外，沒有任何差別。大部分的商用電池，每節電池的電壓為1.2V；工業電池、航空電池和軍用電池，每節電池的電壓仍是1.25V。

　　串聯

　　需要高電量的便攜設備，一般是由兩節或更多節電池串聯起來的電池組供電。如果使用高電壓的電池，導體和開關的尺寸可以做得很小。中等價位的工業電動工具一般使用電壓為12V至19.2V的電池供電；而高級電動工具使用電壓為24V至36V的電池，以獲得更大的電力。汽車工業最終把啟動器的點火電池電壓從12V（實際上是14V）提高到36V，甚至是42V。這些電池組是由18節串聯起來鉛酸性電池組成。在早期的混合型汽車中，用來供電的電池組，電壓為148V。比較新的車型所使用的電池組，電壓高達450V至500V，大部分是鎳基化學電池。一個電壓為480V的鎳金屬氫電池組是由400節鎳金屬氫電池串聯而成。有一些混合型汽車也用鉛酸性電池做過試驗。

　　42 V的汽車用電池價格昂貴，而且，比起12V電池，它在開關上會產生更多的電弧。使用高電壓電池組所帶來的另一個問題，就是有可能遇到電池組裡的某一節電池失效的情況。這就像一個鏈條，串聯在一起的電池越多，出現這種情況的機率就越高。只要一節電池有問題，它的電壓就會降低。到最後，一節「斷開」的電池可能會中斷電流的輸送。而要更換「壞」電池也絕非易事，因為新老電池是互不匹配的。一般說來，新電池的容量要比老電池的高得多。

　　我們來看一個電池組的實例，第三節電池僅產生0.6V的電壓，而不是正常的1.2V（圖1）。隨著工作電壓的下降，它比正常電池組更快地達到放電結束的臨界點，同時，它的使用時間也急劇縮短。一旦設備因電壓過低而切斷電源，其餘三節仍然完好的電池就不能把所存儲的電量送出來了。這時，第三節電池還呈現很大的內阻，如果此時還帶有負載，那麼，將會導致整個電池鏈的輸出電壓將大幅度下降。在一組串行電池中，一節性能差的電池，就像是一個堵住水管的塞子，會產生巨大的阻力，阻止電流流過去。第三節電池也會短路，這將使終端的電壓降低至3.6V，或者，使電池組鏈路斷開並切斷電流。一個電池組的性能是取決於電池組裡最差的那塊電池的性能。

　　

　　並聯

　　為了得到更多的電量，可以把兩個或者更多個電池並聯起來。除了把電池並聯起來，另一個辦法是使用尺寸更大的電池。由於受到可以選用的電池的限制，這個辦法並不適用於所有情況。此外，大尺寸的電池也不適合做成專用電池所需要的外形規格。大部分的化學電池都可以並聯使用，而鋰離子電池最適合併聯使用。由四節電池並聯而成的電池組，電壓保持為1.2V，而電流和運行時間則增大到四倍。

　　電池組的實例與電池串聯相比，在電池並聯電路中，高阻抗或「開路」電池的影響較小，但是，並聯電池組會減少負載能力，並縮短運行時間。這就好比一個發動機只啟動了三個汽缸。電路短路所造成的破壞會更大，這是因為，在短路時，出現故障的電池會迅速地耗盡其他電池裡的電量，並引起火災（圖2）。

　　

　　串並聯

　　使用串並聯這種連接方法時，在設計上很靈活，可以用標準的電池尺寸達到所需要的額定電壓和電流（圖3）。應當注意：總功率不會因為電池的不同連接方法而改變。功率等於電壓乘電流。

　　

　　對鋰離子電池而言，串並聯的連接方法很常見。最常用的一種電池組是18650（直徑為18mm，長度為650mm）。它帶有保護電路，能夠監視串聯在一起的每一節電池，因此，它的最大實際電壓為14.4 V。這個保護電路也可以用於監視並聯在一起的每一節電池的狀態。

　　家用電池

　　前面所談到的電池串聯和並聯的連接方法，針對的是可充電電池組，這些電池組裡的電池都是永久性地焊接在一起的。除了把幾個電池裝進安裝電池的電池室、串聯起來之外，上面講的那些規則也適用於家用電池。在把幾個電池串聯起來使用時，必須遵照下面的基本要求：

　　● 保持電池的連接點的潔淨。把四節電池串聯起來使用時，共有八個連接點（電池到電池室的連接點，電池室到下一節電池的連接點）。每個連接點都存在一定的電阻，如果增加連接點，有可能會影響整個電池組的性能。

　　● 不要混用電池。當電池的電量不足時，更換所有的電池。在串聯使用時，要用同一種類型的電池。

　　● 不要對不可充電型電池進行充電。對不可充電池進行充電時，會產生氫，有可能會引起爆炸。

　　● 要注意電池的極性。如果有一節電池的極性裝反了，就會減少整串電池的電壓，而不是增加電壓。

　　● 把已經完全放完電的電池從暫停使用的設備中取出。舊電池比較容易出現洩漏和腐蝕的情況。鹼性電池相對於碳鋅電池而言，問題不那麼嚴重。

　　● 不要把電池都放在一個盒子裡，這樣可能會出現短路。電池短路會導致發熱，並引發火災。請把廢棄的電池放在小塑膠袋裡，與外界絕緣。

　　● 類似於鹼性電池的原電池組可以扔進普通的垃圾桶內。但是最好是把用過了的電池送去再生循環處理。

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