正確地把電池串聯(lián)和并聯(lián)起來(lái)

把電池串聯(lián)和并聯(lián)起來(lái)使用，這聽(tīng)起來(lái)好象很簡(jiǎn)單，但是，遵循一些簡(jiǎn)單的規(guī)則，就可以避免不必要的問(wèn)題。

在電池組中是把多個(gè)電池串聯(lián)起來(lái)，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(yīng)該把電池并聯(lián)起來(lái)。另外還有一些電池組，把串聯(lián)和并聯(lián)這兩種方法結(jié)合起來(lái)。一個(gè)膝上型電腦的電池有可能是把四節(jié)3.6V鋰離子電池串聯(lián)起來(lái)，總電壓達(dá)到14.4V；然后，再把兩組串聯(lián)在一起的電池并聯(lián)起來(lái)，這樣，電池組的總電量就可以從2000毫安時(shí)提高到4000毫安時(shí)。這種接法稱(chēng)作“四串兩并”，它的意思是：把兩組由四節(jié)電池串聯(lián)在一起的電池組并聯(lián)起來(lái)。
在手表、備份用的存儲(chǔ)器和蜂窩電話里一般使用一節(jié)電池。一節(jié)鎳基電池的標(biāo)稱(chēng)電壓是1.2V，堿性電池是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(biāo)稱(chēng)電壓則是3.6V。使用鋰離子聚合物和其他類(lèi)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(jiàn)的電壓，就得把三節(jié)這種電池串聯(lián)在一起。隨著現(xiàn)代微電子技術(shù)的發(fā)展，我們已經(jīng)可以用一節(jié)3.6V的鋰離子電池，為蜂窩電話和低功耗的便攜通訊產(chǎn)品供電。在上世紀(jì)六十年代，在照度計(jì)中廣泛使用的汞電池，出于環(huán)境保護(hù)方面的考慮，如今已經(jīng)完全退出市場(chǎng)。
鎳基電池的標(biāo)稱(chēng)電壓為1.2V或1.25V。它們之間，除了市場(chǎng)偏好之外，沒(méi)有任何差別。大部分的商用電池，每節(jié)電池的電壓為1.2V；工業(yè)電池、航空電池和軍用電池，每節(jié)電池的電壓仍是1.25V。

串聯(lián)
需要高電量的便攜設(shè)備，一般是由兩節(jié)或更多節(jié)電池串聯(lián)起來(lái)的電池組供電。如果使用高電壓的電池，導(dǎo)體和開(kāi)關(guān)的尺寸可以做得很小。中等價(jià)位的工業(yè)電動(dòng)工具一般使用電壓為12V至19.2V的電池供電；而高級(jí)電動(dòng)工具使用電壓為24V至36V的電池，以獲得更大的電力。汽車(chē)工業(yè)最終把啟動(dòng)器的點(diǎn)火電池電壓從12V（實(shí)際上是14V）提高到36V，甚至是42V。這些電池組是由18節(jié)串聯(lián)起來(lái)鉛酸性電池組成。在早期的混合型汽車(chē)中，用來(lái)供電的電池組，電壓為148V。比較新的車(chē)型所使用的電池組，電壓高達(dá)450V至500V，大部分是鎳基化學(xué)電池。一個(gè)電壓為480V的鎳金屬氫電池組是由400節(jié)鎳金屬氫電池串聯(lián)而成。有一些混合型汽車(chē)也用鉛酸性電池做過(guò)試驗(yàn)。
42 V的汽車(chē)用電池價(jià)格昂貴，而且，比起12V電池，它在開(kāi)關(guān)上會(huì)產(chǎn)生更多的電弧。使用高電壓電池組所帶來(lái)的另一個(gè)問(wèn)題，就是有可能遇到電池組里的某一節(jié)電池失效的情況。這就像一個(gè)鏈條，串聯(lián)在一起的電池越多，出現(xiàn)這種情況的幾率就越高。只要一節(jié)電池有問(wèn)題，它的電壓就會(huì)降低。到最后，一節(jié)“斷開(kāi)”的電池可能會(huì)中斷電流的輸送。而要更換“壞”電池也絕非易事，因?yàn)樾吕想姵厥腔ゲ黄ヅ涞?。一般說(shuō)來(lái)，新電池的容量要比老電池的高得多。
我們來(lái)看一個(gè)電池組的實(shí)例，第三節(jié)電池僅產(chǎn)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(dá)到放電結(jié)束的臨界點(diǎn)，同時(shí)，它的使用時(shí)間也急劇縮短。一旦設(shè)備因電壓過(guò)低而切斷電源，其余三節(jié)仍然完好的電池就不能把所存儲(chǔ)的電量送出來(lái)了。這時(shí)，第三節(jié)電池還呈現(xiàn)很大的內(nèi)阻，如果此時(shí)還帶有負(fù)載，那么，將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電池鏈的輸出電壓將大幅度下降。在一組串行電池中，一節(jié)性能差的電池，就像是一個(gè)堵住水管的塞子，會(huì)產(chǎn)生巨大的阻力，阻止電流流過(guò)去。第三節(jié)電池也會(huì)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(kāi)并切斷電流。一個(gè)電池組的性能是取決于電池組里最差的那塊電池的性能。

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并聯(lián)
為了得到更多的電量，可以把兩個(gè)或者更多個(gè)電池并聯(lián)起來(lái)。除了把電池并聯(lián)起來(lái)，另一個(gè)辦法是使用尺寸更大的電池。由于受到可以選用的電池的限制，這個(gè)辦法并不適用于所有情況。此外，大尺寸的電池也不適合做成專(zhuān)用電池所需要的外形規(guī)格。大部分的化學(xué)電池都可以并聯(lián)使用，而鋰離子電池最適合并聯(lián)使用。由四節(jié)電池并聯(lián)而成的電池組，電壓保持為1.2V，而電流和運(yùn)行時(shí)間則增大到四倍。
與電池串聯(lián)相比，在電池并聯(lián)電路中，高阻抗或“開(kāi)路”電池的影響較小，但是，并聯(lián)電池組會(huì)減少負(fù)載能力，并縮短運(yùn)行時(shí)間。這就好比一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)只啟動(dòng)了三個(gè)汽缸。電路短路所造成的破壞會(huì)更大，這是因?yàn)椋诙搪窌r(shí)，出現(xiàn)故障的電池會(huì)迅速地耗盡其他電池里的電量，并引起火災(zāi)（圖2）。

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串并聯(lián)
使用串并聯(lián)這種連接方法時(shí)，在設(shè)計(jì)上很靈活，可以用標(biāo)準(zhǔn)的電池尺寸達(dá)到所需要的額定電壓和電流（圖3）。應(yīng)當(dāng)注意：總功率不會(huì)因?yàn)殡姵氐牟煌B接方法而改變。功率等于電壓乘電流。

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對(duì)鋰離子電池而言，串并聯(lián)的連接方法很常見(jiàn)。最常用的一種電池組是18650（直徑為18mm，長(zhǎng)度為650mm）。它帶有保護(hù)電路，能夠監(jiān)視串聯(lián)在一起的每一節(jié)電池，因此，它的最大實(shí)際電壓為14.4 V。這個(gè)保護(hù)電路也可以用于監(jiān)視并聯(lián)在一起的每一節(jié)電池的狀態(tài)。

家用電池
前面所談到的電池串聯(lián)和并聯(lián)的連接方法，針對(duì)的是可充電電池組，這些電池組里的電池都是永久性地焊接在一起的。除了把幾個(gè)電池裝進(jìn)安裝電池的電池室、串聯(lián)起來(lái)之外，上面講的那些規(guī)則也適用于家用電池。在把幾個(gè)電池串聯(lián)起來(lái)使用時(shí)，必須遵照下面的基本要求：
● 保持電池的連接點(diǎn)的潔凈。把四節(jié)電池串聯(lián)起來(lái)使用時(shí)，共有八個(gè)連接點(diǎn)（電池到電池室的連接點(diǎn)，電池室到下一節(jié)電池的連接點(diǎn)）。每個(gè)連接點(diǎn)都存在一定的電阻，如果增加連接點(diǎn)，有可能會(huì)影響整個(gè)電池組的性能。
● 不要混用電池。當(dāng)電池的電量不足時(shí)，更換所有的電池。在串聯(lián)使用時(shí)，要用同一種類(lèi)型的電池。
● 不要對(duì)不可充電型電池進(jìn)行充電。對(duì)不可充電池進(jìn)行充電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生氫，有可能會(huì)引起爆炸。
● 要注意電池的極性。如果有一節(jié)電池的極性裝反了，就會(huì)減少整串電池的電壓，而不是增加電壓。
● 把已經(jīng)完全放完電的電池從暫停使用的設(shè)備中取出。舊電池比較容易出現(xiàn)泄漏和腐蝕的情況。堿性電池相對(duì)于碳鋅電池而言，問(wèn)題不那么嚴(yán)重。
● 不要把電池都放在一個(gè)盒子里，這樣可能會(huì)出現(xiàn)短路。電池短路會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱，并引發(fā)火災(zāi)。請(qǐng)把廢棄的電池放在小塑料袋里，與外界絕緣。
● 類(lèi)似于堿性電池的原電池組可以扔進(jìn)普通的垃圾桶內(nèi)。但是最好是把用過(guò)了的電池送去再生循環(huán)處理。