Почему соответствие ячеек имеет значение в аккумуляторном блоке 18650?

Согласование ячеек — это процесс выбора элементов 18650 со схожими электрическими и физическими характеристиками перед сборкой их в аккумуляторный блок.

Это важно, поскольку элементы в одной упаковке не всегда стареют, заряжаются или разряжаются с одинаковой скоростью. Если одна ячейка имеет меньшую емкость или более высокое внутреннее сопротивление, чем другие, она может достичь предела напряжения раньше. Это может снизить полезную емкость всей упаковки, увеличить выделение тепла, активировать защиту BMS и создать проблемы с безопасностью.

Использование ячеек одного и того же формата 18650 недостаточно. В надежном аккумуляторном блоке должны использоваться элементы с совместимыми:

• Модель и химия

• Емкость

• Внутреннее сопротивление

• Напряжение холостого хода

• История возраста и цикла

• Производственная партия

• Физическое состояние

BMS может контролировать и защищать аккумуляторную батарею, но не может исправить неправильный процесс сопоставления ячеек. Хорошее соответствие должно быть завершено до сборки ячеек.

Быстрый ответ: почему важно сопоставление ячеек 18650?

Согласование ячеек особенно важно в серийных аккумуляторных блоках, сильноточных приложениях и OEM-продуктах, которым требуется стабильное время работы в повторяющихся циклах зарядки и разрядки.

Почему нельзя случайно смешивать ячейки 18650

Метка «18650» описывает лишь приблизительный формат цилиндрической ячейки. Это не гарантирует, что два элемента имеют одинаковые электрические характеристики.

Две ячейки могут быть помечены как 18650, но иметь разные значения:

• Номинальная мощность

• Непрерывный ток разряда

• Внутреннее сопротивление

• Химия

• Лимиты начисления

• Напряжение отсечки

• Цикл жизни

• Возраст производства

Например, элемент 18650 с высокой емкостью может быть рассчитан на более длительное время автономной работы, в то время как элемент с высоким потреблением тока может иметь приоритет по выходному току. Их совместное использование может привести к неравномерному распределению нагрузки.

Клетки не следует смешивать просто потому, что:

• Они выглядят одинаково

• У них одинаковое номинальное напряжение.

• Они пришли с одного устройства

• Их начальные показания напряжения аналогичны

• Они используют один и тот же физический держатель

Перед сборкой необходимо учитывать полную спецификацию ячейки и измеренные характеристики.

Как разница в емкости влияет на аккумуляторную батарею

Группа самых слабых серий может ограничить стаю

В последовательном аккумуляторном блоке через каждую последовательную группу протекает одинаковый ток. Если одна группа имеет меньшую емкость, чем другие, она может достичь отсечки разряда раньше.

Когда это произойдет, BMS может остановить весь блок, даже если другие группы все еще содержат полезную энергию.

Для примера рассмотрим три группы серий с несколько разной полезной мощностью:

Блок не может надежно использовать полную мощность двух более сильных групп, поскольку группа 3 может первой достичь предела низкого напряжения. Этот эффект самой слабой группы меняет полезную энергию и время работы пакета; Расчеты емкости аккумуляторной батареи 18650 и времени автономной работы показывают, как учитывать эти ограничения.

Таким образом, на практическую емкость серийной упаковки влияет самая слабая группа и разница между группами.

Различия в емкости сокращают время выполнения

Поначалу может показаться, что аккумуляторная батарея непревзойденной емкости работает нормально, но время работы может оказаться короче, чем ожидалось.

Дисбаланс мощностей может привести к:

• Более ранняя защита от низкого напряжения

• Снижение полезной энергии

• Неравномерное время зарядки

• Более частое отключение BMS

• Больший стресс для более слабой группы

• Более быстрая деградация производительности

Данные о емкости и сопротивлении из стандартизированного Емкость батареи 18650 и проверка работоспособности обеспечивают более надежную основу для группировки ячеек, чем информация на этикетке или напряжение холостого хода.

Формула изменения мощности

Простой способ описать распространение между ячейками:

Изменение мощности (%) = (Максимальная мощность − Минимальная мощность) ÷ Средняя мощность × 100 %

Для OEM-производства допустимое отклонение должно определяться в соответствии с:

• Конфигурация пакета

• Ток нагрузки

• Требуемое время выполнения

• Клеточная химия

• Срок службы продукта

• Требования безопасности

Не существует единого процента соответствия емкости, применимого к каждому приложению.

Как различия внутреннего сопротивления влияют на производительность

Что такое внутреннее сопротивление?

Внутреннее сопротивление описывает сопротивление току внутри клетки. Это влияет на то, насколько падает напряжение элемента при прохождении тока.

Приблизительное падение напряжения можно выразить как:

Падение напряжения = Ток × Внутреннее сопротивление

Если элемент с более высоким сопротивлением используется в сильноточных приложениях, его напряжение может упасть более резко, чем напряжение других элементов.

Провал напряжения под нагрузкой

Предположим, что две ячейки подают одинаковый ток:

• Внутреннее сопротивление ячейки А: 20 мОм

• Внутреннее сопротивление ячейки B: 40 мОм.

• Ток нагрузки: 5А

Упрощенное падение напряжения будет следующим:

• Ячейка А: 5 А × 0,020 Ом = 0,10 В.

• Ячейка B: 5А × 0,040 Ом = 0,20 В.

Ячейка B испытывает удвоенное падение напряжения при том же токе. Он может раньше достичь предела низкого напряжения аккумулятора и сократить доступное время работы.

Выработка тепла

Внутреннее сопротивление также влияет на тепловыделение:

Тепловые потери = Ток² × Сопротивление

При том же токе ячейка с более высоким сопротивлением выделяет больше тепла.

Это может вызвать:

• Более высокая температура ячейки

• Большая потеря напряжения

• Снижение эффективности

• Более быстрое старение

• Более неравномерная производительность между ячейками

Разница становится более существенной в сильноточных приложениях. Элемент с немного более высоким сопротивлением все еще может быть приемлем в устройстве с низким энергопотреблением, но может оказаться непригодным для аккумуляторной батареи с высоким потреблением тока. Когда аккумулятор должен выдавать значительный ток, Выбор аккумулятора 18650 с высоким потреблением тока требует сравнения допустимого тока, провала напряжения и теплового поведения, а не только емкости.

Текущий дисбаланс в параллельных группах

Параллельные ячейки предназначены для распределения нагрузки. Однако элементы с разным сопротивлением не всегда распределяют ток равномерно.

Ячейка с более низким сопротивлением может проводить больший ток, а ячейка с более высоким сопротивлением может нагреваться быстрее. Это может привести к неравномерному старению внутри одной и той же параллельной группы.

По этой причине согласование сопротивлений важно, даже если элементы соединены параллельно.

Как разница напряжений влияет на серийные аккумуляторные блоки

Разности напряжений могут существовать до сборки, поскольку элементы могут иметь разные:

• Состояния заряда

• Скорость саморазряда

• Внутреннее сопротивление

• Емкость

• Истории хранения

Неравномерная зарядка

Во время зарядки одна последовательная группа может достичь верхнего предела напряжения раньше других.

Если BMS обнаруживает, что одна группа достигла порога перезарядки, она может остановить процесс зарядки, даже если другие группы не заряжены полностью. Зарядное устройство по-прежнему должно соответствовать количеству серий аккумулятора, напряжению полной зарядки, химическому составу и ограничениям тока заряда; безопасная зарядка аккумулятора 18650 включает в себя процесс зарядки и проверки, которые уменьшают дисбаланс, которого можно избежать.

Это может привести к:

• Неполная зарядка

• Уменьшенная вместимость упаковки

• Более длительные циклы зарядки

• Повторная защита BMS

• Больший дисбаланс с течением времени

Неравномерная разгрузка

Во время разряда самая слабая последовательная группа может достичь напряжения отсечки раньше других групп.

Тогда весь аккумуляторный блок может перестать подавать питание, даже если в некоторых группах еще есть оставшаяся емкость.

Это одна из причин, по которой аккумуляторный блок может показывать приемлемое общее напряжение, но при этом обеспечивать меньшее время работы, чем ожидалось.

Подобного пускового напряжения недостаточно

Измерение напряжения холостого хода перед сборкой полезно, но оно не доказывает совпадение ячеек.

Две ячейки могут иметь одинаковое напряжение в состоянии покоя, но значительно различаться по:

• Емкость

• Внутреннее сопротивление

• Скорость саморазряда

• Производительность нагрузки

Поэтому согласование напряжения следует сочетать с тестированием емкости и сопротивления. Для серийных аккумуляторов номинальные значения, значения полной зарядки и отсечки также влияют на появление дисбаланса; тот В руководстве по напряжению аккумулятора 18650 указаны эти рабочие пределы.

Какие параметры должны совпадать?

Модель клетки и химия

Ячейки обычно должны иметь одно и то же:

• Производитель

• Модель

• Химия

• Номинальное напряжение

• Лимиты зарядки

• Пределы сброса

Разный химический состав или модели элементов могут требовать разных настроек зарядки и защиты.

Емкость

Элементы должны иметь одинаковую измеренную емкость в одинаковых условиях испытаний.

Не сравнивайте результаты емкости, полученные с использованием разных:

• Токи разряда

• Напряжение отсечки

• Температура

• Периоды отдыха

• Испытательное оборудование

Внутреннее сопротивление

Сопротивление следует измерять с использованием одного и того же метода и оборудования.

Условия испытаний также должны быть одинаковыми в отношении:

• Состояние заряда

• Температура

• Время отдыха

• Контакт зонда или держателя

• Длительность импульса

Значение сопротивления следует сравнивать с другими ячейками той же модели, а не с общим числом ячеек другого типа.

Напряжение холостого хода

Перед сборкой элементы должны находиться в одинаковом состоянии заряда.

Напряжение следует измерять после продолжительного периода отдыха. Показания, снятые сразу после зарядки, могут включать в себя эффекты поверхностного заряда и не отражать стабильное напряжение элемента.

История возраста и цикла

Ячейки с одинаковым возрастом и историей использования сопоставить легче.

История цикла может влиять на:

• Емкость

• Внутреннее сопротивление

• Саморазряд

• Выработка тепла

• Восстановление напряжения

Новый аккумулятор и аккумулятор, который уже выполнил множество циклов зарядки, могут вести себя совершенно по-разному, даже если оба имеют одинаковую исходную номинальную емкость. Количество циклов — это только часть срока службы; температура, нагрузка, глубина разрядки и условия хранения также влияют на сколько живут батарейки 18650.

Производственная партия

Элементы одной и той же модели и производственной партии могут иметь более стабильные характеристики, хотя происхождение партии само по себе не заменяет электрические испытания.

Для OEM-производства необходимо записать следующую информацию:

• Модель ячейки

• Дата производства

• Номер партии

• Информация о поставщике

• Измеренная мощность

• Измеренное сопротивление

• Результат проверки

Почему нельзя смешивать новые и старые элементы 18650

Как правило, новые и использованные элементы не следует объединять в одном аккумуляторном блоке.

Старая ячейка может иметь:

• Меньшая емкость

• Более высокое внутреннее сопротивление

• Больший саморазряд

• Больше велосипедного износа

• Различное восстановление напряжения

• Повышенное тепловыделение

При подключении к новым элементам старый элемент может раньше достичь предела заряда или разряда. Новые ячейки не могут компенсировать более слабую ячейку, поскольку все группы остаются электрически связанными.

Смешение новых и старых клеток может привести к:

• Уменьшенная полезная емкость упаковки

• Неравномерное распределение напряжения

• Меньший срок службы

• Более частая защита BMS

• Больший тепловой дисбаланс

• Сложное устранение неполадок

Если необходимо оценить использованные элементы, их следует тестировать, классифицировать и собирать только с другими элементами, имеющими аналогичные измеренные характеристики. История хранения должна быть записана в рамках этой оценки, поскольку Безопасное хранение аккумуляторов 18650 помогает ограничить ненужный саморазряд, воздействие влаги и случайные короткие замыкания.

Практический процесс сопоставления ячеек 18650

Шаг 1. Подтвердите источник ячейки

Начните с ячеек, которые содержат отслеживаемую информацию:

• Производитель

• Модель

• Химия

• Партия

• Номинальная мощность

• Номинальный ток

Избегайте неизвестных ячеек с неполными метками или неясной историей хранения.

Шаг 2. Проведите визуальный осмотр

Проверьте:

• Поврежденные обертки

• Отсутствуют изоляционные кольца

• Вмятины

• Коррозия

• Утечка

• Припухлость

• Следы ожогов

• Деформированные клеммы

Любую ячейку с серьезными физическими повреждениями следует исключить из процесса сопоставления.

Шаг 3. Измерьте и классифицируйте производительность

Проверьте ячейки, используя тот же метод, для:

• Емкость

• Внутреннее сопротивление

• Напряжение покоя

• Поведение саморазряда

• Температура под нагрузкой

Полученные данные затем можно использовать для идентификации ячеек со схожим электрическим поведением, а не группировать их только по внешнему виду или печатным характеристикам.

Шаг 4. Создайте соответствующие группы

Клетки можно объединять в группы в соответствии с результатами их измерений.

Например:

• Группа большой емкости

• Группа средней мощности

• Группа малой вместимости

• Группа низкого сопротивления

• Группа высокого сопротивления

• Отклонить группу

Точные допустимые пределы должны определяться конструкцией аккумуляторной батареи.

Шаг 5. Соберите совместимые группы

Ячейки, используемые в одной параллельной группе, должны иметь одинаковую емкость и сопротивление. Группы сериалов также должны быть сбалансированы друг относительно друга. Например, пакет 3S2P объединяет три группы последовательностей с двумя параллельными ячейками в каждой группе, поэтому последовательное и параллельное расположение батарей 18650 . Прежде чем устанавливать пределы соответствия, необходимо определить

Бригада сборки должна записать, какие ячейки были помещены в каждую группу, чтобы можно было отслеживать упаковку.

Шаг 6. Проверка готового пакета

После сборки проверьте весь аккумуляторный блок на наличие:

• Напряжение

• Емкость

• Время выполнения

• Температура

• Поведение при зарядке и разрядке

• Защита БМС

• Характеристики разъема и провода

Готовый пакет следует тестировать под фактической нагрузкой оборудования, а не оценивать только по данным отдельных ячеек.

Согласование ячеек и защита BMS

BMS может контролировать группы ячеек и обеспечивать защиту от таких условий, как:

• Завышение цены

• Чрезмерная разрядка

• Перегрузка по току

• Короткое замыкание

• Повышенная температура

• Дисбаланс напряжения ячейки

Даже хорошо продуманный BMS для аккумуляторного блока 18650 не может увеличить емкость слабого элемента или уменьшить внутреннее сопротивление поврежденного.

BMS может остановить установку при обнаружении дисбаланса, но не может:

• Увеличение емкости слабой клетки

• Уменьшите внутреннее сопротивление поврежденной клетки.

• Заставьте новые и старые клетки работать одинаково

• Коррекция неравномерного старения

• Гарантия равного распределения тока

Поэтому BMS должна поддерживать контролируемый процесс сопоставления ячеек, а не заменять его.

Как OEM-производители устанавливают стандарты соответствия ячеек

Определите критерии приемки

Перед началом производства OEM-производитель и производитель аккумуляторов должны согласовать следующее:

• Минимальная емкость

• Максимальное изменение мощности

• Максимальное изменение сопротивления

• Допустимая разница напряжений

• Температура испытания

• Условия зарядки и разрядки

• Ограничение по возрасту ячейки

• Требования к партии

• Критерии отклонения

Значения должны основываться на токе оборудования, времени его работы, требованиях безопасности и ожидаемом сроке службы. Эти критерии должны быть установлены наряду с рабочим напряжением устройства, доступным пространством, методом зарядки, температурными ограничениями и планом проверки; Выбор батареи 18650 для OEM-устройства объединяет эти требования на уровне продукта.

Стандартизируйте метод испытаний

Каждая партия должна быть протестирована с использованием последовательного:

• Оборудование

• Текущий

• Пределы напряжения

• Температура

• Период отдыха

• Метод записи данных

Изменение метода испытаний может затруднить сравнение результатов между производственными партиями.

Используйте отслеживаемые записи

Производственный протокол может включать в себя:

Повторная проверка новых пакетов

Новая производственная партия не должна автоматически считаться идентичной предыдущей партии.

Изменения в материалах, условиях производства, времени хранения или договоренностях с поставщиками могут повлиять на производительность. Новые партии должны быть проверены с использованием согласованного процесса перед выпуском для сборки упаковки.

Распространенные ошибки при сопоставлении ячеек 18650

1. Согласование ячеек только по их номинальному напряжению.

2. Смешение разных производителей или моделей ячеек.

3. Объединение аккумуляторов с высокой емкостью и высоким потреблением без тестирования.

4. Смешивание новых ячеек с использованными.

5. Игнорирование внутреннего сопротивления.

6. Использование данных о емкости из различных условий испытаний.

7. Предполагается, что BMS исправит неправильный выбор ячеек.

8. Соединение ячеек с разным зарядом.

9. Игнорирование производственной партии и истории хранения.

10. Использование одного стандарта приемки для каждого применения батарей.

11. Тестирование отдельных ячеек, но не тестирование готового пакета.

12. Неспособность вести учет соответствия и производства.

Часто задаваемые вопросы

Что такое соответствие ячеек в аккумуляторном блоке 18650?

Сопоставление ячеек — это процесс выбора ячеек 18650 с одинаковой емкостью, внутренним сопротивлением, напряжением, возрастом, моделью и историей использования перед сборкой их в аккумуляторный блок.

Почему соответствие ячеек важно для серийных аккумуляторных блоков?

В последовательном пакете через каждую группу проходит один и тот же ток. Более слабая группа может достичь предела перезаряда или разряда раньше других, что снижает полезную емкость всей батареи.

Могу ли я смешивать аккумуляторы 18650 разных марок?

Обычно это не рекомендуется. Различные марки и модели могут иметь разную емкость, сопротивление, характеристики зарядки и разрядки.

Можно ли использовать вместе новые и бывшие в употреблении аккумуляторы 18650?

Их вообще не следует смешивать. Использованные элементы могут иметь меньшую емкость, более высокое сопротивление и иное поведение по саморазряду, чем новые элементы.

Устраняет ли BMS необходимость сопоставления ячеек?

Нет. BMS обеспечивает мониторинг и защиту, но не может корректировать различия в емкости, внутреннем сопротивлении или старении между ячейками.

Какие параметры следует сопоставить в первую очередь?

Как минимум, сопоставьте модель элемента, химический состав, емкость, внутреннее сопротивление, напряжение покоя, возраст и производственную партию. Приоритет может варьироваться в зависимости от приложения.

Как внутреннее сопротивление влияет на аккумулятор 18650?

Более высокое внутреннее сопротивление приводит к большему провалу напряжения и выделению тепла под нагрузкой. В упаковке это может привести к неравномерному распределению тока и температуры.

Могут ли элементы с одинаковым напряжением по-прежнему не соответствовать друг другу?

Да. Подобное напряжение холостого хода не доказывает, что элементы имеют одинаковую емкость, сопротивление или скорость саморазряда.

Как элементы 18650 подходят для OEM-производства?

Сопоставление OEM обычно включает контроль источника, визуальный осмотр, тестирование емкости, тестирование сопротивления, классификацию напряжения, группировку, отслеживаемые записи и окончательную проверку аккумуляторной батареи.

Решения для аккумуляторных батарей 18650, совместимых с ячейками

Надежное соответствие ячеек является частью полного процесса разработки аккумуляторной батареи.

ZERNE может поддерживать требования OEM, включая:

• Выбор ячейки

• Проверка производительности клеток

• Согласование емкости и сопротивления

• Последовательная и параллельная конструкция упаковки

• Интеграция BMS

• Настройка разъема и провода

• Образец продукции

• Тестирование пакета

• Контроль серийного производства

Когда эти требования определены, их можно включить в Решения для аккумуляторных батарей 18650 с необходимым напряжением, емкостью, током, размерами, разъемом и функциями защиты.

Для проектов с особыми эксплуатационными и механическими требованиями: Индивидуальные аккумуляторные решения 18650 могут интегрировать подбор элементов в более широкий OEM-проектирование и производственный процесс.

Заключение

Соответствие ячеек имеет значение, поскольку производительность аккумуляторной батареи 18650 зависит от соотношения между ее отдельными ячейками.

Различия в емкости могут сократить время работы. Разница внутреннего сопротивления может привести к увеличению провалов напряжения и нагреванию. Разница в напряжении и состоянии заряда может привести к неравномерной зарядке и разрядке. Различия в возрасте и партиях могут привести к разной скорости деградации.

Надежный процесс сопоставления должен сравнивать:

• Модель клетки и химия

• Измеренная мощность

• Внутреннее сопротивление

• Напряжение покоя

• Поведение саморазряда

• История возраста и цикла

• Производственная партия

• Физическое состояние

BMS обеспечивает необходимую защиту, но не может заменить тщательный выбор ячеек. Для OEM-производства для стабильной и безопасной работы аккумуляторов необходимы определенные критерии приемки, стандартизированные испытания, отслеживаемые записи и проверка готовой упаковки.