在过去的几年中，太阳能电池板的成本正在急剧下降，但离网太阳能系统的总体成本仍然很高。与太阳能模块（25 年以上）相比，传统使用的铅酸电池的成本及其有限的使用寿命增加了整个系统的总成本。因此，如果您计划为您的家庭或办公室安装新的太阳能电池板，为您的系统选择合适的电池非常重要。您需要容量更大、功率潜力更大、使用寿命更长、可持续、安全且符合您需求的电池解决方案。

锂离子电池已成为太阳能系统储能的首选，但随着技术的进步，储能解决方案竞赛中出现了新的赢家：磷酸铁锂电池 (LiFePO4)。与传统铅酸电池相比，LiFePo4 电池有许多优点，将在下一步中详细介绍。

在此 Instructable 中，我将向您展示如何为离网太阳能系统、太阳能发电机、电动汽车、电力墙等应用制作 LiFePO4 电池组。基本原理非常简单：只需组合 LiFePo4 电池的数量串联和并联以制造更大的电池组，最后通过添加 BMS 来确保安全。LiFePo4 电池有多种尺寸，但这里我使用的是 32650 型。

 

材料 ：

1. 磷酸铁锂电芯
2. 电芯采用32650型。
3. 镍条
4. BMS
5. 电缆
6. PVC 热缩包装
7. 热缩管
8. 大麦纸
9. 玻璃纤维胶带
10. Kapton 胶带
11. 双面胶带
12. XT60 连接器

使用的工具：
1. 点焊机
2. 点焊笔
3. 烙铁
4. 线切割机
5. 剥线钳
6. 热风机
7. 万用表

第 1 步：铅酸电池与 LiFeP04 电池

恒功率输出：

磷酸铁锂电池和铅酸电池的一个主要区别是磷酸铁锂电池的容量与放电率无关。它可以在整个放电周期中不断地提供相同数量的功率。但是，对于铅酸电池来说，额定容量会随着放电倍率的增加而降低。

生命周期：

锂电池的循环寿命也比铅酸电池长。LiFePO4 电池也可以使用很长时间。优质电池的额定循环次数约为 3000 次，完全 100% 充电/放电循环。如果您每天都这样做，那么您的骑行时间将超过 8 年！当在低于 100% 的循环中使用时，它们的使用寿命甚至更长，事实上，为了简单起见，您可以使用线性关系：50% 的放电循环意味着两倍的循环，33% 的放电循环，您可以合理地期望三倍的循环。

充电时间：

在 LiFePo4 电池的情况下，充电速度是铅酸电池的四倍。因此，充电时间更短，电池使用时间更长。电池仅需 2-4 小时即可充电 100%。

高/低温性能：

与铅酸电池相比，它还具有出色的高温性能。与铅酸电池相比，锂电池在高温下的性能尤其出色。锂电池在低温下也具有更高的放电容量。

电池安装：

LiFePo4 可以安装在任何位置，因为它们没有任何泄漏的可能性。而铅酸电池漏液的几率很高。

重量：

LiFePO4 电池的重量还不到类似容量铅酸电池的 1/2

第二步：串并联

电池可以串联和/或并联使用，以获得更高的工作电压和/或容量，从而达到特定应用的预期要求。

串联：

串联连接的电池增加了两个电池的电压，但它保持相同的额定安培数（也称为安培小时）。

示例：串联连接两个 3.2V / 6000mAh 电池将产生 6.4V，但总容量保持不变（6000mAh）。

并联：

并联连接会增加您的额定电流（安培小时），但电压将保持不变。最终您将制造出具有更高容量的单个电池。

示例：将两个 3.2V / 6000mAh 电池并联将产生 3.2V，但总容量将增加到 12000mAh。

第 3 步：估计所需的电池数量

制作电池组，首先要确定电池组的标称电压和容量。要么以伏特、毫安时/安时或瓦时为单位。您必须将电池并联以达到所需容量 (mAh)，并将此类并联组串联以达到标称电压 (Volt)。

对于这个项目，要求是：12.8 V 和 42Ah 电池组

使用的 32650 电池规格：3.2V 和 6000 mAh

容量（mAh）：
电池组所需容量=42AH或42000mAh。

每个电池的容量 = 6000 mAh

并联所需的电池数量 = 42000 / 6000 = 7 nos

通常并联的电芯缩写为“P”，因此这种电池组将被称为“7P 电池组”。当 7 个电芯并联时，最终您制成了具有更高容量的单个电芯（即 3.2V，42000 mAh )

Voltage(Volt) ：
电池组所需的标称电压为12.8V。

每节电池的标称电压 = 3.2 V

串联连接所需的电池数量 = 12.8 /3.2 = 4nos

串联的电池通常缩写为“S”，因此这种电池组被称为“4S 电池组”。

所以我们必须将4个并联组（每组7个电芯）串联起来制成电池组。

最终的电池组配置被指定为“4S7P 电池组”，最终规格为 12.8V，42AH。

第 4 步：分离细胞

在并联电池之前，首先检查各个电池的电压。重要的是要使用相同电压的相同型号的电池，切勿混用不同年龄的电池。为了并联电池，每个电池的电压应彼此接近，否则，大量电流将从电压较高的电池流向电压较低的电池。这会损坏电池，甚至在极少数情况下会导致火灾。

如果你用的是全新的电芯，电芯电压在3.1V到3.2V附近，你可以放心的把它们拼接起来。但是，如果电池电压不同，则必须使用优质的电池充电器将电池充电至相同的电压水平。

如果需要更精确的隔离，则检查每个电池的内阻。具有相同内阻的电池可用于制作电池组。您需要一个测试设备或充电器来检查单个电池的内阻。

注意：与链类比中的薄弱环节不同，弱电池会对电池中的其他健康电池造成压力。多包电池必须匹配，尤其是在暴露于高充电和放电电流时。

串联电池中较弱的电池会导致不平衡。这在串联配置中尤为重要，因为电池的强度取决于最弱的电池（类似于链中的薄弱环节）。弱电池可能不会立即失效，但在放电时可能比强电池消耗得更快。充电时，弱电池可能会先于健康电池充满并过度充电。

第 5 步：选择合适的电池条

要制作电池组，您必须通过镍带或粗线将 LiFePo4 电池连接在一起。通常，镍带被广泛用于此。市场上一般有两种镍带：镀镍钢带和纯镍带。我会建议购买纯镍。它比镀镍钢贵一点，但电阻低得多。低电阻意味着在充电和放电过程中产生的热量更少，从而延长电池的使用寿命。

镍带具有不同的尺寸和长度。根据当前额定值选择条带。

第 6 步：准备电池座

您可以使用热胶或塑料 32650 电池座将电池组装成电池组。我使用塑料 32650 电池座/垫片来组装 28 个电池。使用这些电池座的主要优点是

1.您可以根据您的要求定制任何尺寸的包装。这就像解决一个难题。

2.它在电池之间提供空间，让新鲜空气通过，电池容易冷却。

3.它使您的电池组坚固可靠。

4.它为您的电池组提供安全性和抗振性。

首先，将电池座排列成 4 行 7 列。我们必须制作 2 个这样的矩形支架，一个用于底部，另一个用于顶层。

第 7 步：组装 32650 电池

从上一步可以看出，我们的电池组是由4个并联组（4 x 3.2V = 12.8V）串联而成，每个并联组有7个电芯（6000 mAh x 7 = 42000 mAh）。现在我们必须将 28 节电池正确排列在电池座中，以便在它们之间进行电气连接。

将第一组并联电池（7 节）放入塑料支架中，正极朝上，然后将第二组并联电池负极朝上，然后是第三组并联电池，正极朝上，最后是最后一组并联电池消极的一面。为了更好的理解，大家可以看上图。

排列好所有电芯后，放置顶部电池座并稍微对齐电池以使其完美贴合。现在我们可以在 28 个电池之间进行电气连接。

第 8 步：点焊与焊接

您有两个选项可以将 18650 电池连接在一起：1. 焊接 2. 点焊

最好的选择始终是点焊，但点焊机比优质烙铁贵得多。

焊接：
您应该知道为什么点焊优于焊接，焊接的问题是您向电池施加大量热量并且不会很快消散。这会增强电池中的化学反应，从而损害电池的性能。最终你会失去一些细胞的容量和寿命。

但是如果您没有兴趣购买昂贵的点焊机，您可以按照一些预防措施和技巧将镍片焊接到电池上：

1. 为尽量减少烙铁在电池上的接触时间，确保表面充分磨损，并使用大量助焊剂以实现快速焊料流动。
2. 最好使用质量好的高瓦数（最小 80W）熨斗，热容量好，这样它可以快速将热量传递到接头处，这样您就不必长时间将熨斗放在电池上让热量散发渗入其中，造成电池损坏。

点焊：
我们点焊的原因是它可以牢固地将电池连接在一起，而不会给它们增加太多热量。目前市场上有两种等级的点焊机：业余级和专业级。一个像样的业余级点焊机成本大约为 200 到 300 美元，而一个好的专业级点焊机的价格可能是其十倍左右。

所以我建议从 Banggood、Aliexpress 或 eBay 等任何在线商店购买业余级点焊机。我使用的是 Banggood 的 SUNKKO 709A 1.9kw 点焊机。

第 9 步：点焊镍带

现在是时候了解使用点焊机的过程了（我说的是我在这个项目中使用过的点焊机）。点焊机有固定焊头、带脚踏开关的固定焊头、带脚踏开关的移动点焊笔三种焊接选择。我更喜欢使用第二个选项。焊接前，您必须准备好镍带和焊机。

焊接成功：
您可以通过拉动镍带来检查焊接质量。如果它不会因手压而脱落或需要很大的力量，那么它就是一个很好的焊接点。如果你可以轻松地将它剥离，那么你必须增加电流。

安全：在开始点焊之前，始终佩戴护目镜。

第 10 步：添加 BMS

电池管理系统（BMS）是管理锂电池组的电子系统，主要功能有：

1.监控电池组内所有并联组，充满电后断开输入电源

2.平均平衡所有电池电压

3.不允许电池过度放电。

BMS负责保护电池；它会在电池放电或可能会过度充电时断开电池连接。BMS 还负责限制充电和放电电流，监控电池温度（并在需要时减少充电/放电），并且大多数电池会在每次充满电后平衡电池

购买 BMS 所需的两个重要参数是：i) 串联电池的数量——如 4S/6S/8S

ii). 最大放电电流——如20A /30A /50A

对于这个项目，我使用了 4S 和 50A BMS 板

按照上面显示的接线图连接 BMS。

第 11 步：布置电缆

平衡线和充放电线焊接好后，线材散落在电池组四周。所以，我们必须妥善安排这些杂乱的线缆。我用 Kapton 胶带整理电缆。你可以看到上面的图片。

第 12 步：绝缘顶部和底部

安装 BMS 后，电池组在技术上就可以进行维修了。但是在现实生活中，我们不能在裸露的情况下使用它，以免发生意外短路。电池组中的任何短路都可能导致着火和爆炸。

首先，在电池组的顶部和底部添加一层绝缘大麦纸。大麦纸是具有高电绝缘性能的纯纤维素，这使得它们可以用于制造便携式锂离子电池组。

大麦纸有多种尺寸，因此您必须根据电池组尺寸订购合适的宽度和长度。使用大麦纸非常简单，因为它具有自粘性，因此您必须像使用贴纸一样使用它。贴好薏米纸后，一定要保证没有裸露的导电部分暴露在空气中。

为了做出合适的砖块形状（避免任何不平整的表面），我在大麦纸上加了一层额外的绝缘层。我用纸质购物袋包裹电池组。

第 13 步：用热缩管包裹

现在您可以将电池组放入 PVC 热缩套管内，并在电池组周围施加热空气。几分钟后，您会注意到 PVC 包裹收缩形成一个坚固的立方体，里面装有电池组。

第 14 步：为电池组充电

磷酸铁锂电池分两个阶段充电：首先，电流保持恒定，或者使用太阳能 PV，这通常意味着我们尝试将尽可能多的电流输送到电池中。在此期间电压将缓慢上升，直到达到“吸收”电压，即上图中的 14.6V。一旦达到吸收，电池就充满了大约 90%，并且在电流缓慢减小的同时，电压保持恒定，以填充剩余的方式。一旦电流下降到电池 Ah 额定值的 5% 到 10% 左右，它就处于 100% 充电状态。

典型的12.8V磷酸铁锂电池组可参考上述充电曲线。

请按照以下几点设置您的充电控制器以给 LiFePO4 充电：

1.散装/吸收电荷：

您可以将充电控制器的批量/吸收设置设置在 14.2 和 14.6 伏之间，这对 LiFePO4 电池非常有用。

2.浮充：

对于铅酸电池，浮充电是必需的，因为它的自放电率很高，因此需要不断滴入更多的电荷以保持它们始终处于充电状态。但与此同时，LiFePO4 不需要浮充电，因此如果您的充电控制器无法禁用浮充电，只需将其设置为足够低的电压，不会发生实际充电。任何 13.6 伏或更低的电压都可以完成这项工作。

3.均衡充电：

LiFePO4 电池不需要均衡充电。如果无法从充电控制器禁用均衡阶段，请将其设置为 14.6V 或更低，这样它就变成了一个常规的吸收充电周期。

温度补偿：

磷酸铁锂电池不需要温度补偿！所以，你必须从你的充电控制器上关闭它。

注意：如果您没有足够的电池充电经验，我强烈建议您购买具有为 LiFePO4 电池充电功能的优质充电控制器（EPEVER TRIROn 系列）。

如果您制作的电池组不是用于太阳能应用，那么请从全球速卖通或亚马逊购买优质充电器。充电器的额定值应按照数据表中的电池充电-放电速率进行。一般来说，0.5C或一半Ah容量的充电器对电池组充电是安全的。

示例：对于 42Ah 电池，充电电流为 21 安培。

    上一篇我们送上的文章是 您如何确定系统消耗的电流？ ， _!在下一篇继续做详细介绍，如需了解更多，请持续关注。
本文由日本NEC锂电池中国营销中心于2023-05-14 11:59:57 整理发布。
转载请注明出处.