这份指南将从零开始,带你了解如何安全地 DIY 一个 18650 电池组，我们将以最常见的12V 锂电池组为例（例如用于太阳能储能、DIY 电源、电动工具等）。
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核心原则：安全第一！
- 了解风险：锂离子电池是危险化学品，操作不当可能导致火灾、财产损失甚至人身伤害。
- 使用保护板：绝对不要将电芯直接并联或串联而不使用保护板！保护板是电池组的“大脑”，负责过充、过放、过流和短路保护。
- 使用品质好的电芯：不要使用回收的、破损的或来源不明的旧电池（如笔记本电池拆解的），购买知名品牌（如 Samsung, LG, Molicel, Panasonic, 宁德时代等）的新电芯。
- 使用合适的工具：尤其是需要专用的点焊机，严禁用电烙铁直接焊接电芯，高温会损坏电池内部结构，引发危险。
- 做好绝缘：所有裸露的金属部分（包括电芯顶部和镍片）必须做好绝缘处理，防止短路。
第一步：规划与设计
在动手之前,你必须明确你的需求：
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确定电压
- 单节18650电池的标准电压是 7V。
- 充满电时电压为 2V。
- 我们要做一个12V的电池组,最简单的串联方式是：4节 x 3.7V = 14.8V，这个电压范围非常适合替换12V铅酸电池。
- 我们需要将4节电芯串联起来，组成一个 4S (Series) 电池组。
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确定容量
- 容量的单位是 Ah (安时) 或 mAh (毫安时)，一个 3500mAh 的电池，理论上可以以 3.5A 的电流放电1小时。
- 电池组的总容量取决于并联的电芯数量，2节并联，总容量就是单节容量的2倍。
- 如果你需要 3500Ah 的总容量，就用 1P (Parallel) 的 4S1P 结构，如果你需要 7000mAh 的总容量，就用 2P 的 4S2P 结构（总共8节电池）。
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确定最大放电电流
（图片来源网络，侵删）- 这决定了你的电池组能驱动多大功率的设备,20A 的放电电流意味着可以输出 14.8V * 20A = 296W 的功率。
- 单个电芯都有最大持续放电电流（如 10C, 20C），你需要根据你的总容量和所需电流来计算并联数，以满足放电需求。
- 举例：使用 3500mAh (3.5Ah) 的电芯，其 20C 放电电流为 3.5 * 20 = 70A，如果你需要 20A 的总电流，1P (4S1P) 就足够了，如果你需要 40A 的电流，就需要 2P (4S2P)。
总结你的设计方案：
- 我的方案：一个 4S2P 的 18650 电池组。
- 4S：4节串联，电压 ≈ 14.8V (标称), 16.8V (充满)。
- 2P：2节并联，总容量 = 2 x 单个电芯容量 (2 x 3500mAh = 7000mAh / 7Ah)。
- 总电芯数：4 x 2 = 8节。
第二步：准备材料与工具
材料清单
- 18650 电芯：8节，同品牌、同型号、同批次，容量和内阻尽量一致，Samsung 35G 3500mAh。
- 电池组保护板：必须匹配你的串并联数！对于 4S2P，你需要一个 4S 15A 或 20A 的保护板，注意保护板的电流要满足你的放电需求。
- 镍片：用于连接电芯，根据保护板的接口和你的设计，准备足够数量的镍片（通常用 0.15mm 或 0.2mm 厚的）。
- 电池组外壳：塑料或金属外壳，尺寸要能容纳所有电芯和电路板，并留出接线端子，PVC 或亚克力外壳。
- 接线端子：用于连接外部设备，如航空插头、螺丝端子等。
- 绝缘材料： Kapton (聚酰亚胺) 胶带、热缩管、FR-4 环氧板等，用于绝缘和固定。
- 螺丝、导线：用于连接保护板和接线端子。
工具清单
- 18650 电池点焊机：必备！ 用于将镍片安全地焊接到电芯上。
- 电池座/电池架：用来固定和排列电芯，方便焊接。
- 万用表：用于测量电压、检查通断。
- 螺丝刀、剥线钳、尖嘴钳：基础工具。
- 热风枪或吹风机：用于热缩管。
- 绝缘胶带、Kapton胶带。
第三步：制作步骤 (以 4S2P 为例)
电芯分选与配组 (最关键的一步！)
为了保证电池组寿命和安全性,必须对电芯进行配对。
- 测量电压：用万用表测量每节电芯的电压，确保它们都在 3.6V - 3.8V 之间，且电压差不超过 0.05V。
- 测量内阻：如果有内阻测试仪，测量每节电芯的内阻，确保内阻值尽可能接近，差异不超过 5%。
- 标记分组：将8节电芯分成2组，每组4节，在每组内部，将电压和内阻最接近的4节电芯标记在一起（如用不同颜色的贴纸）。
焊接镍片
- 固定电芯：将配好组的4节电芯放入电池座中，确保它们排列整齐、紧密。
- 焊接串联：
- 取一根镍片,点焊在第一块电芯的正极上。
- 取另一根镍片,点焊在第二块电芯的负极上。
- 将第一块电芯的负极与第二块电芯的正极用导线或铜片连接起来（通常电池座本身就有导电片）。
- 重复此过程,将4节电芯串联起来，你得到一个有一个总正极和一个总负极的 4S 电池组。
- 焊接并联：
- 重复上述步骤,制作第二个完全相同的 4S 电池组。
- 将两个 4S 电池组的总正极用一根较粗的镍片并联焊接在一起。
- 将两个 4S 电池组的总负极用一根较粗的镍片并联焊接在一起。
- 处理焊点：用 Kapton 胶带将所有焊点和裸露的金属部分仔细包裹好，确保没有短路风险。
安装保护板
- 识别接口：保护板上通常有 B- (总负极), B1, B2, B3, B+ (总正极) 等焊盘。
- B-：连接到整个电池组的总负极。
- B+：连接到整个电池组的总正极。
- B1, B2, B3...：这是电压检测线，用于监测每一串电芯的电压，对于 4S 电池组，你需要连接 B-, B1, B2, B3, B+，它们必须按照顺序连接到每一串电芯的中间点上。
- 焊接保护板：
- 将电池组的总负极 焊接到保护板的 B- 焊盘上。
- 将电池组的总正极 焊接到保护板的 B+ 焊盘上。
- 将第一串电芯（从负极数起）的连接点焊接到 B1。
- 将第二串电芯的连接点焊接到 B2。
- 将第三串电芯的连接点焊接到 B3。
- 注意：B1, B2, B3 的顺序绝对不能接错！接错会导致保护板误判，切断电路。
- 绝缘处理：焊接完成后，再次用热缩管或 Kapton 胶带将保护板和所有焊点完全包裹起来。
组装外壳
- 放入电池组：将焊接好的电池组小心地放入外壳中。
- 安装接线端子：在外壳上钻孔，安装好你的接线端子（如航空插头）。
- 连接输出线：将保护板的输出线（通常是红色和黑色）连接到接线端子上，红色接正极，黑色接负极，连接处要拧紧或焊接好，并用热缩管绝缘。
- 固定：如果需要，可以用泡沫或双面胶将电池组固定在外壳内，防止晃动。
- 盖上盖子：确保所有线缆都妥善安置，盖上外壳，拧上螺丝。
第四步：测试与使用
- 静态测试：合上外壳前，用万用表测量接线端子的电压，应该在 14.8V - 15.8V 之间（取决于电芯电量）。
- 充电测试：使用专用的 4S 锂电池平衡充电器（如 Xtar, Opus 等品牌），充电器会先平衡充电，确保每一节电芯都充到 4.2V，然后再进入恒流充电。切勿使用普通铅酸充电器！
- 放电测试：连接一个负载（如灯泡或电子负载），观察电池组是否能正常供电，保护板在过流或低电压时是否能正确切断电源。
⚠️ 重要安全警告总结
- 新手劝退：如果你没有经验，不确定每一步，请先从学习开始，或者购买成品电池组，DIY 有风险。
- 永远不要短路：一个工具掉在电池组正负极之间，可能引发大火。
- 不要刺穿或挤压电池。
- 远离水和火源。
- 不要过充或过放：保护板会防止，但长期过放会严重损害电池寿命。
- 妥善处理废旧电池：不要随意丢弃，应送到专业的回收点。
祝你 DIY 成功，并始终将安全放在首位！
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