باتری‌های 18650یکی از محبوب‌ترین باتری‌های لیتیوم یونی در دنیا هستند. اندازه استاندارد، وزن کم، ظرفیت بالا و قابلیت شارژ مجدد، باعث شده در دستگاه‌های زیادی استفاده شوند: از چراغ‌قوه و پاوربانک گرفته تا لپ‌تاپ، دوچرخه برقی و حتی خودروهای تسلا.
یک سلول 18650 به‌تنهایی ولتاژی در حدود 3.6 یا 3.7 ولت و ظرفیتی بین 2000 تا 3500 میلی‌آمپر ساعت دارد که برای وسایل کوچک مانند چراغ‌قوه یا برخی اسباب‌بازی‌ها کافی است، اما در دستگاه‌های بزرگ‌تر یا پرمصرف مانند لپ‌تاپ، دوچرخه برقی یا جاروبرقی شارژی، این میزان انرژی پاسخگوی نیاز دستگاه نیست. برای افزایش ولتاژ و یا ظرفیت، چندین سلول را به روش‌های مختلف (سری یا موازی) کنار هم قرار می‌دهند و به این ترتیب یک پک باتری ساخته می‌شود که می‌تواند ولتاژ بالاتر، ظرفیت بیشتر و در نتیجه زمان کار طولانی‌تری فراهم کند.
پک باتری چیست؟
وقتی چند سلول 18650 را با چینش و اتصالات خاص به هم وصل کنیم، یک «پک باتری» تشکیل می‌شود که می‌تواند دقیقاً متناسب با نیاز دستگاه طراحی شود. این تغییرات با دو روش اصلی انجام می‌شود: اتصال سری که باعث افزایش ولتاژ می‌شود، و اتصال موازی که ظرفیت (زمان کارکرد) را بالا می‌برد. در بسیاری از پروژه‌ها، برای رسیدن به هم‌زمان ولتاژ بالاتر و ظرفیت بیشتر، ترکیبی از این دو روش به کار می‌رود.
اتصال سری (Series) – وقتی ولتاژ بیشتری می‌خواهیم:
وقتی می‌گوییم اتصال سری، یعنی سلول‌ها پشت سر هم قرار می‌گیرند، طوری که قطب مثبت یک سلول به قطب منفی سلول بعدی وصل می‌شود. این کار باعث می‌شود که ولتاژ سلول‌ها با هم جمع شود، ولی ظرفیت (mAh) همان ظرفیت یک سلول باقی بماند.
چرا این کار را انجام می‌دهیم؟
گاهی اوقات دستگاهی که می‌خواهیم تغذیه کنیم به ولتاژ بالاتری نیاز دارد. مثلاً:
- یک لامپ LED بزرگ شاید به 12 ولت نیاز داشته باشد.
- یک لپ‌تاپ معمولاً با 11.1 یا 14.8 ولت کار می‌کند.
با اتصال سری، می‌توانیم این ولتاژ بالاتر را ایجاد کنیم بدون اینکه ظرفیت شیمیایی سلول‌ها تغییر کند.
مثال ۱ — دو سلول سری
فرض کن یک سلول 18650 داریم با:
- ولتاژ نامی: 3.7 ولت
- ظرفیت: 2500 میلی‌آمپر ساعت (mAh)
اگر دو تا از این سلول‌ها را سری کنیم:
- ولتاژ کل: 3.7+3.7=7.4 ولت
- ظرفیت کل: همان 2500 میلی‌آمپر ساعت (mAh)
مثال ۲ — چهار سلول سری
اگر چهار سلول سری شوند:
- ولتاژ کل: 3.7 ×4=14.8 ولت
- ظرفیت: همچنان 2500 میلی‌آمپر ساعت (mAh)
نکته مهم:
در اتصال سری:
- اگر یکی از سلول‌ها ضعیف‌تر یا خراب باشد، عملکرد کل پک باتری افت می‌کند.
- به همین دلیل معمولاً سیستم مدیریت باتری (BMS) استفاده می‌شود تا سلول‌ها متعادل بمانند.
اتصال موازی (Parallel) – وقتی زمان کار بیشتری می‌خواهیم:
در این روش، همه قطب‌های مثبت به هم وصل می‌شوند و همه قطب‌های منفی به هم وصل می‌شوند.
در اتصال موازی:
- ظرفیت‌ها با هم جمع می‌شوند.
- ولتاژ همان مقدار یک سلول باقی می‌ماند.
مثال ساده:
با همان سلول 3.7 ولت و 2500 میلی‌آمپر ساعت:
- اگر دو سلول را موازی کنیم:
- ولتاژ = 3.7 ولت (تغییر نمی‌کند)
- ظرفیت 2500+ 2500= 5000 میلی آمپرساعت
- اگر سه سلول را موازی کنیم:
- ولتاژ = 3.7 ولت
- ظرفیت = 2500 × 3 =7500 میلی آمپرساعت
کاربرد اتصال موازی:
وقتی می‌خواهیم دستگاه مدت بیشتری بدون شارژ کار کند، مثل پاوربانک، چراغ‌قوه یا اسپیکر شارژی، از اتصال موازی استفاده می‌کنیم.
چرا انتخاب درست تعداد سری و موازی مهم است؟
اگر تعداد سلول‌ها را درست انتخاب نکنیم:
- ولتاژ کم باشد → دستگاه روشن نمی‌شود یا قدرت کافی ندارد.
- ظرفیت کم باشد → دستگاه خیلی زود خاموش می‌شود.
- ولتاژ خیلی زیاد باشد → ممکن است دستگاه بسوزد یا آسیب ببیند.
بنابراین مهندسان قبل از طراحی پک، نیاز دستگاه (ولتاژ، جریان و زمان کارکرد) را دقیق حساب می‌کنند.
⚠️ نکات ایمنی مهم
- ولتاژ کامل شارژ هر سلول 18650 حدود 4.2 ولت است.
- ولتاژ تخلیه کامل حدود 3.0 ولت است (کمتر شود به باتری آسیب می‌زند).
- حتماً از مدار محافظ (BMS) استفاده کنید تا باتری‌ها بیش از حد شارژ یا خالی نشوند.
- همه سلول‌ها باید یکسان باشند (مدل، ظرفیت و میزان شارژ) تا پک خراب نشود.
- هنگام لحیم‌کاری یا اتصال سلول‌ها، دما نباید زیاد شود چون باتری‌های لیتیومی به گرما حساس هستند.
