Аккумуляторы типоразмера 18650, один из основных элементов в мире литий-ионных аккумуляторов, стали синонимом надежности и эффективности портативных устройств. Эти цилиндрические элементы, диаметром 18 мм и длиной 65 мм, славятся своим сочетанием плотности энергии, долговечности и стабильности. Они широко применяются в самых разных устройствах: от ноутбуков и электроинструментов до электромобилей и крупных систем накопления энергии.
Основы конструкции аккумуляторной батареи
Вопреки распространённому мнению, одного элемента типоразмера 18650 часто недостаточно для большинства мощных устройств. Вместо этого для создания целостного и мощного аккумулятора требуется комбинация нескольких элементов. Эта необходимость обусловлена необходимостью соответствовать определённым требованиям к напряжению и ёмкости, которые отдельные элементы удовлетворить не могут. Искусство конструирования аккумуляторных батарей заключается в стратегическом расположении этих элементов в последовательной и параллельной конфигурациях. Последовательное соединение повышает напряжение до желаемого уровня, а параллельное соединение увеличивает общую ёмкость (А·ч) аккумулятора.
Напряжение и емкость аккумуляторов 18650
Стандартэлемент 18650Обычно аккумулятор работает при номинальном напряжении 3,6 или 3,7 В, достигая 4,2 В при полной зарядке. Однако напряжение — лишь одна из составляющих. Ёмкость этих элементов, измеряемая в миллиампер-часах (мАч), сильно варьируется. Аккумуляторы 18650 массового рынка имеют ёмкость от 1800 до 2600 мАч, а некоторые высокопроизводительные элементы могут достигать 3500 или 4000 мАч. Этот разброс играет решающую роль в определении необходимого количества элементов в конкретном аккумуляторе.
Расчет аккумуляторных батарей: пример 48 В 12 А·ч
Проектирование аккумуляторной батареи, например, 48 В 12 А·ч, требует тщательного расчёта для обеспечения правильного сочетания элементов. Этот процесс критически важен для удовлетворения конкретных энергетических потребностей конкретного приложения. Рассмотрим расчёты:
Расчет последовательного соединения (напряжение):
Для определения необходимого количества ячеек в ряду общее напряжение аккумуляторной батареи делится на номинальное напряжение одной ячейки. Для аккумуляторной батареи напряжением 48 В, использующей ячейки с номинальным напряжением 3,7 В, расчёт производится следующим образом:
Общее напряжение аккумуляторной батареи (48 В) ÷ Номинальное напряжение одной ячейки (3,7 В) = Количество ячеек в ряду (S)
Количество ячеек последовательно: 48 В ÷ 3,7 В ≈ 13 ячеек последовательно (13S)
Расчет параллельных соединений (емкости):
Для определения количества параллельных элементов необходимо разделить общую ёмкость аккумулятора на ёмкость одной ячейки. Для аккумулятора ёмкостью 12 А·ч, использующего элементы ёмкостью 2000 мА·ч (или 2 А·ч), расчёт выглядит следующим образом:
Общая емкость аккумуляторной батареи (12 А·ч) ÷ емкость одной ячейки (2 А·ч) = количество параллельно соединенных ячеек (P)
Количество параллельных ячеек: 12AH ÷ 2AH = 6 параллельных ячеек (6P)
Таким образом, для аккумуляторной батареи 48 В 12 Ач с ячейками 2000 мАч общее количество требуемых ячеек составит:
Общее количество клеток: 13 клеток последовательно (S) × 6 клеток параллельно (P) = 78 клеток
Настройка и адаптивность
Индивидуальная разработка аккумуляторных блоков обеспечивает гибкость в адаптации энергетических решений к конкретным требованиям. Регулируя количество последовательных и параллельных соединений, можно создавать аккумуляторные блоки с различным напряжением и ёмкостью, подходящие для различных применений. Эта универсальность особенно полезна в областях, где стандартных размеров и ёмкости аккумуляторов может быть недостаточно. Таким образом, можно разработать индивидуальные аккумуляторные блоки для компактного размещения или для обеспечения длительного времени работы, в зависимости от потребностей.
Понимание тонкостей конфигурации аккумуляторных батарей типоразмера 18650 крайне важно для всех, кто занимается разработкой и использованием индивидуальных аккумуляторных решений. Благодаря возможности точного расчета и настройки аккумуляторных батарей, конструкторы и инженеры могут создавать решения, отвечающие конкретным требованиям, открывая путь к инновациям и эффективности в области портативных источников питания.
Время публикации: 25 января 2024 г.
