電池組裝是先并聯(lián)好還是線串聯(lián)好？

鋰離子電池要想能在電壓大小，容量大小和電流大小能滿足一定的實際應(yīng)用需求，就必須通過多顆電芯進行串聯(lián)和并聯(lián)的方式來達到相應(yīng)的需求，而在這個電池組裝的過程中，是先并聯(lián)好呢？還是線串聯(lián)好？

在國民經(jīng)濟中的應(yīng)用越來越廣泛，但其功率和能量是不可兼容的一對性能。在實際設(shè)計中，往往需要用戶在電池的功率與能量之間進行取舍和平衡，而電池設(shè)計者又左右為難。另外，大型組合電池組需要多串并來實現(xiàn)，根據(jù)往常的理論，參與組合的單體電池性能一致性要控制在較窄的范圍，否則會因為電池組中各單體電池之間的性能差異嚴重影響電池組的循環(huán)壽命。因此電池組需求單體越多，匹配的難度就越大，不能匹配的電池就越多，會造成極大的浪費。為了解決以上問題，本文在理論分析的基礎(chǔ)上做了大膽的突破，將不同類型的電池按照一定規(guī)律進行組合，試驗證明這種電池組合方式不僅能解決高功率和高能量的矛盾問題，同時也提出了減緩大規(guī)模電池組合壓力的具體方法。

上圖為先串后并的組合電池組示意圖，其中：Bmn為第m并第n 串電池；Rm為第m并的總串聯(lián)電阻（包含電池內(nèi)阻和線路接觸電阻）；Im為第m并的電流；Ip為電池組總輸出電流；Vm為第m 并的總串聯(lián)電壓；Vp為并聯(lián)后的總輸出電壓。從圖1可知Ip=I1+I2+I3+……+Im

組合電池選取同一電壓平臺（電池的正負極材料一致）的電池，即V1=V2=……=Vm=V；每并的串聯(lián)電池要求按照容量、內(nèi)阻等參數(shù)進行配組，即Bm1、Bm2、……Bmn，要求性能匹配一致，每并之間（即B1n、B2n、……Bmn之間）不要求電參數(shù)一致。

Im=(Vm－Vp)/Rm，在放電過程，每一并電池串的電流和本并電路的電阻值成反比，也就是說，在放電過程中，由于各并電池串的串聯(lián)電阻不同，流經(jīng)此并電池串的電流就不同，即I1、I2、……Im是不相同的，而且在放電過程中不斷變化，但總體保持Ip=I1+I2+I3+…+In的動態(tài)平衡。

Vp=Vm－ImRm，如果在放電過程中某一并電池串的電壓(Vm)變低（和其他并串聯(lián)電池串電壓比），因為Im=(Vm－Vp)/Rm，電池組就會自動通過減少此并電池串的電流，這樣就會抬高此并電池串的總電壓(Vm)，因此電池組處在一個動態(tài)平衡的放電狀態(tài)，使電池組保持一定的平衡電壓(Vp)，這樣電池組在電壓動態(tài)平衡的過程中，使每一并電池串都能放出各自的容量，而不會過放。

充電過程相反，原理相似，由于充電電壓的動態(tài)平衡，使得每一串電池都能充進各自的容量，而不會過充。

先并聯(lián)后串聯(lián)的連接方式如上圖 所示，由于B11、B12……B1n是通過配組篩選的，其電性能可以視為是一致的，即從電性能看，B11、B12……B1n相同，同樣Bm1、Bm2……Bmn

相同，所以并聯(lián)后，B并1=B并2=……=B并n(其中B并n就是B1n、B2n……Bmn的并聯(lián)結(jié)果）。那么，整組電池就相當于篩選配組后的B并1、B并2……B并n串聯(lián)，充放電是沒有問題的。而Bm1、Bm2……Bmn并聯(lián)和圖1 分析相近，由上面的分析可知，先并聯(lián)后串聯(lián)的電池組能正常充放電，這里不再贅述。

通過以上理論分析，可以得出結(jié)論，如果滿足條件：組成電池組的所有電池的電壓平臺一致（電池的正、負極材料一致），串聯(lián)方向相對應(yīng)的單體電池經(jīng)過嚴格的配組篩選（保持內(nèi)阻、容量等一致），那么單體電池無論是先串后并，還是先并后串進行組合，組成的電池組可以正常地充放電，不會影響電池組的循環(huán)壽命。