2012年11月5日 星期一

對行動電源數顆18650並聯的疑慮

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很多行動電源都以數顆18650並聯來強調其「超大容量」。

視其架構,不過是單純的並聯而已。














重點是:單純的並聯18650會不會有什麼問題?

答案其實很簡單:只要是理想電池,您要並聯幾顆都不會有問題。

哪,「不理想的電池」並聯會有什麼問題?

問題出在「電壓差」。

只要並聯的兩顆電池之間有「電壓差」,就會在電池槽中形成一個電流迴圈,造成一個放電,一個被充電。

而且「電壓差」越大,放電、充電電流就越大。(電流大小與電池內阻大小成反比)。

之後,若沒災情發生(例如發熱或更嚴重),兩顆電池會慢慢趨向平衡。兩顆電池之間的放電、充電效應也會減緩。

問題是,兩顆電池的質量若有較大差異,在放電過程,兩顆電池可能很快又產生「電壓差」,再度出現放電、充電效應。如此「沒完沒了」,整個效能就不斷下降。甚至發生危險。

越多顆並聯,發生問題的機率就越大。

大廠的筆電電池大都採用大廠的電池芯,裡面也有兩顆單純並聯的情形,但是整組不會是單純串聯。

例如兩顆18650單純並聯成一組,再四組串聯,但是有四組監控線路密切監控每一組的工作狀態,雖然是兩顆18650單純並聯,但整個電池並不是單純串聯。

因為安全考量,四組中只要發現一組異常,電池就會整個停擺。

大廠當然知道,什麼條件的鋰電池適合挑選出來作併聯運用;而且不會忽視安全機制(線路)。


暫時結論:

18650不是不能並聯,但是質量越接近越好。找到越多顆質量接近的電池來並聯的困難度越高。

隨便拿多顆不同廠牌的18650來並聯使用,會有它的風險。

隨便拿多顆新舊不同的18650來並聯使用,風險更高。

業餘應用,能不並聯鋰電池就不要並聯。




2013.04.21 補充

進階閱讀

這篇碩士論文
「串並聯電池組放電行為之模擬」
有提到:

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這個模擬系統能擴充到多顆不同容量的電池,並且能夠預測其經
任意串並聯後的放電行為。

3-2 同容量電池的串並聯實驗……………………………………. 59
3-3兩顆不同容量電池的串並聯實驗…………………….………..63
3-4三顆不同容量電池的串並聯實驗……………………………...77
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哪天有機會再找來看看。




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16 則留言:

Unknown 提到...

並聯(均衡)後,兩電池端電壓會依樣,不知怎樣的行為理論會造成文中所訴問題-" 兩顆電池的端先壓不同"(於充或放電行為中)??
難道是用電阻做並聯嗎?

ElectronMania 提到...

電池並聯,不宜用理想電池的角度來思考。

真實世界的電池,還有內阻,放電電壓斜率...等因素要考慮。

有的18650一樣可以被充飽,量起來也有4.2V,但是一放電
立刻跌到低點;跟它並聯,再怎麼好的18650都有危險。

Unknown 提到...

請問並聯太多
顆鋰電池不會燒掉電路板嗎 然後同一家電池 不同時間制造的危險會比較低嗎?意思是說我的行動電源電路板被我不小心用壞了、然後我去買同一家的行動電源回來把同一加電池,但不同日期製造的電池並在一起用同一個電路板,會有問題嗎?兩組電池
相隔了將近一年 兩組電池狀況都不錯 【一組電池有四顆鋰電池】

Unknown 提到...

一組裡電池是四顆並聯

ElectronMania 提到...

1.
如果是理想電池,並越多顆,容量就越多,容量越多透過電路板放電的時間就越久。
基本上,只是拉長放電時間,不會燒壞設計良好的電路板。
但,若是設計不良的電路板,放電時間拉長,零件積熱時間過長,也是有可能燒毀。

2.
電池哪能網路診斷?

匿名 提到...

4顆電池並聯分別標住1234記號,1電池2電池之間點和3電池4電池之間點,連結至2電池3電池之間點,解決電池並聯間的電池電壓差問題?

ElectronMania 提到...

你說的,看起來仍然是1234連在一起的並聯。

行動電源不宜讓使用者輕易置入不同品質的並聯電池。還是買大廠的產品比較有保障。

匿名 提到...

我想問的問題是若是4顆電池已並聯後,由1號電池聯結控制主版和2和3電池之間點連結控制主版,這樣電池輸出有差別嗎?
如果沒差別,那可能是電池質量或電池內阻和壽命已達到造成好電池會對質量差的電池進行充電,使用時同一時間又需要放電,造成質量差的電池更快耗損?會有這個想法是因為小米10400是2600*4並聯起來,但電池組和主板間的連接點是1和2電池間,若電池質量無差別,電池組1號電池比其他電池還要快噴出氣體(因為鋁殼上有白色痕跡應該是電池內部化學反應氣體膨脹後洩壓留下),此後行動電源永遠充不飽而且對行動電源充電中鋁殼會溫溫的,從此發現該電池短路,只要有電壓就會持續放電,直到電壓歸0

ElectronMania 提到...


若4顆電池已並聯

從1號電池連到控制主版

從2和3電池之間點連到控制主版
並無不同。

我聽說大廠要並聯18650,只會用同一批產品,而且要挑過再配對。

像大廠NB的電池就很嚴謹,一發現異樣會立即lock住,因為安全第一。

使用者可以任意置換18650的行動電源,真的會令人捏一把冷汗。

匿名 提到...

因為不清楚小米10400控制板是怎麼設計的?
假設電池品質皆相同,電池並聯電路也不是考慮的因素,
那電池組每一顆電池充放電過程都會一樣,不能理解的地方是為何只有一顆電池洩氣?
若電池組過充電並接近耐電壓臨界值,質量差的電池會首先洩壓?還是同時自爆?還是問題出在控制板身上?
*
*不知道可不可以這樣假設,假設電池容量=電池質量,
而且在並聯電路裡若混用不同容量的電池達10400容量,
使用小米10400控制板進行耐久測試,假設結果是最小的容量先自爆,
發現跟原2600*4電池組一樣的情形,是不是代表這控制板是有問題的?
ㄚ扯得好遠,反正行動電源,壞了一個丟一個,很少人會二次利用的啦....

ElectronMania 提到...

一顆先出問題,應該就是四顆並聯中有"質量不平均"的問題。

電路上的電池並聯,是理想電池,現實世界中並不存在。

大廠如何挑選配對電池,是他們的商業機密,外人無法得知。
外人也沒有財力買很多電池回來挑。

很多人不甘心"四顆電池只壞一顆",而自己買電池回家換,這個很危險。

ElectronMania 提到...

內文中的「電壓差」,應以「微分」'「積分」的視角來看。

匿名 提到...

淘寶蠻多那種diy充電寶或是代焊接電池組,
我的小米10400電池組一顆爆掉了,
真要換電池就要整組一起換,最好連每個電池容量,電池組容量也要一樣,

雖然我沒有去證實下面所說的,
不相同的鋰電池並聯在一起會不會發生意外?
但是不相同的電池並聯在一起,感覺很容易發生意外

ElectronMania 提到...

如果我有可自行置換18650的行動電源,我大概只敢一次
置入一顆18650,只有一顆一樣可以充電手機,電不夠再
換上有電的一顆就好了。


有的電池,很快耗完電,也很快"充飽電"。
它跟全新的,從外表上來看,都一樣是18650,若它跟全新的並聯
在一起,兩顆"充電率"、"放電率"差那麼多的電池被併聯在一起,
會有它的危險性。

匿名 提到...

並聯幾顆沒差別吧🙄
並聯只會增加容量,串連才會增加電壓吧⋯⋯所以並聯會有危險….這有點怪哦🙄

ElectronMania 提到...

行動電源可以由使用者自行加入電池(並聯),就有可能發生良好電池並到劣質電池的情形。
良好電池並到劣質電池絕非只有教科書上提的「容量相加」而已。
行動電源的監測線路要是不夠嚴謹,就容易有安全上的疑慮。