18650锂电池组装教程，新手如何安全操作？

⚠️ 重要安全警告 - 请务必仔细阅读 ⚠️

18650锂电池能量密度高，但如果操作不当,后果非常严重。

1. 必须使用保护板： 单节18650电池没有过充、过放、过流保护。绝对不能将电池直接用于任何设备,必须搭配一个合适的电池保护板。
2. 严禁短路： 电池正负极一旦被金属导体（如螺丝刀、钥匙）连接，会瞬间产生巨大电流，导致电池急剧升温、起火甚至爆炸,操作时要确保电池远离金属物品。
3. 防止过充过放： 过充（电压超过4.2V）或过放（电压低于2.5V-3.0V）会永久性损伤电池,大大增加其内部短路的风险。
4. 使用专用充电器： 必须使用带有CC/CV（恒流/恒压）功能的智能平衡充电器，为锂电池充电，普通手机充电器或充电宝的充电逻辑不适用于锂电池组,非常危险。
5. 注意电池极性： 正负极接反会直接损坏保护板和电池,并可能导致危险。
6. 穿戴防护装备： 建议在通风良好的地方操作，并佩戴护目镜和手套，万一发生起火，使用D类灭火器（干粉灭火器）或大量沙土覆盖，切勿用水。
7. 选择质量可靠的电池： 务必购买来自知名品牌（如三星、LG、索尼、宁神、鹏辉等）的全新、无损伤的电池，避免购买来路不明、价格异常低廉的电池。

第一部分：准备工作

在开始组装前,请准备好以下所有工具和材料。

所需工具

1. 电烙铁: 建议使用可调温的电烙铁，温度设定在300°C - 350°C之间。
2. 焊锡丝: 建议使用含松香芯的焊锡丝，直径0.8mm或1.0mm。
3. 助焊剂 (可选但强烈推荐): 可以极大地提高焊接质量，防止“虚焊”。
4. 尖嘴钳 / 镊子: 用于固定导线和处理小零件。
5. 剥线钳 / 美工刀: 用于剥导线绝缘皮。
6. 数字万用表: 必备！ 用于测量电压、检查通路和验证保护板功能。
7. 护目镜和手套: 安全第一。

所需材料

1. 18650锂电池:

   • 数量: 根据你的设计需求决定,2串2并需要4节。
   • 规格: 确保所有电池的品牌、型号、容量、内阻和生产日期都尽量一致，不一致的电池会导致组内电池充放电不均,缩短寿命并增加风险。
   • 状态: 确保电池外观无破损、无鼓包，使用万用表测量每节电池的电压，应在3.7V-4.2V之间。

2. 电池保护板:

   • 型号: 必须与你的电池组设计（串联/并联数量）匹配，2串2并就需要一个 2S 2P 的保护板。
   • 关键参数: 注意其持续放电电流和最大放电电流,要大于你的设备需求。

3. 镍带或铜排:

   • 作用: 用于连接电池之间的串联或并联。
   • 类型: 镍带（更常用，易焊接）或铜排（导电性更好，但焊接更难）。
   • 规格: 根据放电电流选择合适的宽度，例如宽度10mm、厚度0.1mm的镍带适用于中等电流。

4. 绝缘材料:

   • Kapton (聚酰亚胺) 胶带: 耐高温，用于包裹电池和焊点，是锂电池组绝缘的“神器”。
   • 热缩管: 用于包裹导线和保护板。
   • 青稞纸/FR-4板: 用于隔离电池,防止正负极接触。

5. 导线:

   • 类型: 根据放电电流选择合适规格的硅胶线或电子线,10A电流建议使用18AWG或更粗的导线。
   • 颜色: 最好使用不同颜色的导线区分正负极（如红色为正，黑色为负）。

6. 外壳:

   根据你最终电池组的尺寸和形状,选择合适的塑料或金属外壳。

第二部分：组装步骤

以一个最常见的 2串2并 (2S2P) 电池组为例进行讲解，这个配置最终输出电压为7.4V,容量为单节电池的两倍。

规划布局与检查电池

1. 规划布局: 在纸上画出电池的排列方式，对于2S2P,有两种常见排列：

   • 扁平排列: 两节电池并排放，上面再放两节,优点是结构紧凑。
   • 叠层排列: 两节电池先并联成一组，再将两组串联,优点是焊接点更规整。

   我们以扁平排列为例。

2. 检查电池:

   • 外观检查: 检查4节电池是否有划痕、凹陷、鼓包或漏液，有问题的电池绝对不能使用。
   • 电压测量: 用万用表测量每节电池的电压，记录下来，确保它们之间电压差不超过0.1V，如果差异过大,需要对电池进行单独充放电使其平衡。

并联电池

1. 准备镍带: 根据电池排列，裁剪出4段用于连接的镍带，对于扁平排列，你需要2段长的（用于串联）和2段短的（用于并联）。

2. 焊接并联点:

   • 将两节电池的正极对齐,用Kapton胶带将它们初步固定在一起。

   • 在两节电池的正极上涂上少量助焊剂。

   • 用电烙铁加热正极帽和镍带，将一根短镍带焊接到两节电池的正极上，确保焊点光滑、牢固,没有虚焊。

   • 同样方法,将另一根短镍带焊接到这两节电池的负极上。

   • 技巧: 焊接时，电烙铁头要充分接触电池帽和镍带，待温度足够后再送锡丝，焊完后，用尖嘴钳轻轻拉动镍带,检查是否牢固。

   • 重复操作: 用同样的方法，将另外两节电池并联起来，现在你有了两个“2P电池包”。

串联电池包

1. 固定串联组: 将两个“2P电池包”按照规划好的方式（如正负极交错）放在一起,并用Kapton胶带固定。

2. 焊接串联点:

   • 将一根长镍带的一端，焊接到第一个“2P电池包”的正极。
   • 将这根长镍带的另一端，焊接到第二个“2P电池包”的负极。这是最关键的一步，确保极性正确！
   • 你的电池组串联部分就完成了。

连接保护板

1. 识别保护板端子:

   • B-: 接电池组的总负极。
   • P-: 接电池组内部第一个电池的负极（在我们的2S2P例中，就是第一个“2P电池包”的负极）。
   • P+: 接电池组内部第二个电池的正极（在我们的2S2P例中，就是第二个“2P电池包”的正极）。
   • B+: 接电池组的总正极。

2. 焊接导线:

   • 剥开导线末端约3-5mm,上锡。
   • 按照以下顺序焊接：
     • 将黑色导线焊接到 B- 端子。
     • 将另一根黑色导线焊接到 P- 端子。
     • 将红色导线焊接到 P+ 端子。
     • 将另一根红色导线焊接到 B+ 端子。
   • 极性错误是致命的！ 再次确认 B+ 和 B- 没有接反。

3. 绝缘处理:

   • 用Kapton胶带仔细包裹整个电池组，特别是所有焊点和镍带连接处,确保没有裸露的金属部分。
   • 将保护板也用Kapton胶带或热缩管包裹好,防止其金属部分与电池外壳短路。

最终测试与封装

1. 初步通电测试:

   • 在连接到设备或充电器之前,先用万用表测量电池组的输出电压。
   • 正常电压: 2S电池组，空载电压应在7.4V-8.4V之间（取决于电池电量）。
   • 测量B+和B-之间的电压。 如果电压为0V或异常，说明极性接反或内部有断路,请立即断开并检查。

2. 保护板功能测试 (非常重要！):

   • 过放保护测试: 用一个合适的电阻（如10Ω/5W）或一个小灯泡，连接到 B+ 和 B- 上，让电池组放电，同时用万用表监测电压，当电压降至保护板设定的过放保护电压（如2.5V-3.0V）时，保护板应自动切断输出，电压读数变为0V，移除负载后，电压可能恢复，但无法再充电,需要用平衡充电器激活。
   • 过充保护测试: 将电池组连接到平衡充电器上充电，当充电器显示充满，单体电压达到4.2V时，保护板应自动切断充电回路,充电器会显示充电失败或停止。
   • 短路保护测试: （请谨慎操作，建议在安全环境下进行） 短暂地将 B+ 和 B- 接触一下（不超过1秒），保护板应立即切断电路。切勿长时间短路！

3. 封装:

   • 将组装好的电池组放入准备好的外壳中。
   • 确保电池组与外壳内壁之间有足够的缓冲空间,可以使用海绵或泡沫填充。
   • 盖上外壳,拧紧螺丝。

第三部分：使用与维护

1. 充电:

   • 永远使用智能平衡充电器。 这能确保每一节电池都能充到相同的电压,防止过充或过放。
   • 充电时，将充电器的输出线（红黑）连接到电池组的 B+ 和 B- 接线端子上。

2. 放电:

   • 将你的设备连接到电池组的 B+ 和 B- 接线端子上。

3. 存储:

   • 如果长期不使用，应将电池组电量充至3.8V-3.9V左右。
   • 存放在阴凉、干燥、安全的地方。

4. 定期检查:

   定期检查电池组是否有鼓包、保护板或导线是否有过热迹象。

通过以上步骤，你就可以成功组装一个安全可靠的18650锂电池组了，再次强调,安全永远是第一位的！