باتری­ ها با اتصال چندین سلول بصورت سری به ولتاژ عملکرد مطلوب دست خواهند یافت. با اتصال سری یک سلول به سلول­ های دیگر، ولتاژ ترمینال مجموعه افزایش خواهد یافت. از سوی دیگر، با اتصال موازی سلول­ ها به یکدیگر، ظرفیت آمپراژ مجموعه با اضافه شدن آمپرساعت (Ah) افزایش خواهد یافت.

پک­ های باتری ممکن است شامل ترکیبی از اتصالات سری و موازی باشند. باتری ­های لپ تاپ معمولا شامل چهار عدد سلول لیتیوم یون هستند که بصورت سری به یکدیگر متصل شده­ اند و ولتاژ نامی 14/4 ولت را ایجاد می­ کنند. بسته به اینکه چه تعداد سلول موازی می­ شود، ظرفیت مجموعه نیز افزایش خواهد یافت. به عنوان مثال، در صورت موازی کردن دو سلول 2/5 آمپرساعت، ظرفیت مجموعه از 2/5 آمپرساعت به 5 آمپرساعت افزایش خواهد یافت. به چنین پیکربندی که شامل دو ردیف موازی و 4 ردیف سری است، پیکربندی 4S2P گفته می­ شود.

نکته مهمی که در رابطه با سری و موازی کردن سلول­ ها وجود دارد، این است که باتری­ های با ولتاژ و ظرفیت یکسان برای ساخت پک باتری استفاده شود. یک سلول ضعیف منجربه ایجاد عدم تعادل (imbalance) در مجموعه پک باتری می­ گردد. این موضوع در پیکربندی سری بسیار بارز می ­باشد زیرا ولتاژ باتری به ولتاژ سلول ضعیف ­تر محدود خواهد شد.

سلول ضعیف­ تر ممکن است به سرعت خراب نشود، اما با سرعت بیشتری نسبت به سایر سلول­ ها که از کیفیت بالاتری برخوردار هستند شارژ و دشارژ می­ شود. در هنگام شارژ سلول ضعیف­ تر به دلیل کاهش ظرفیت آن قبل از سلول با ظرفیت بالاتر پر شده و در زمانی که سایر سلول­ ها در حالت شارژ قرار دارند این سلول در وضعیت over charge قرار می­ گیرد که این موضوع نیز به نوبه خود باعث تخریب بیشتر سلول می ­گردد. در هنگام دشارژ نیز، سلول ضعیف ­تر زودتر نسبت به سایر سلول ­ها تخلیه می­ گردد و سلول­ های با ظرفیت بالاتر در سلول­ ضعیف ­تر تخلیه خواهند شد.

اتصال سری

تجهیزاتی که نیازمند ولتاژهای بالاتر می ­باشند، از پک­ های باتری با دو یا تعداد بیشتری سلول که بصورت سری به یکدیگر متصل شده­ اند، استفاده می ­کنند. شکل زیر یک پک باتری را که درآن 4 سلول لیتیوم یون بصورت سری بمنظور ایجاد ولتاژ 14/4 ولت به یکدیگر متصل شده­ اند را نشان می­ دهد. این نوع پیکربندی 4S نیز نامیده می­ شود.

پیکربندی 4S1P

در باتری­ های با ولتاژ بالا توجه به یکسان بودن سلول ها باید با دقت بالاتری مورد بررسی قرار گیرد، بخصوص اینکه، عدم یکسان بودن سلول ها در هنگام جریان­ کشی تحت بارهای سنگین یا در هوای سرد خود را نشان خواهد داد.

یکسان بودن سلول­ ها، هنگامیکه یک سلول سالم جایگزین سلول خراب در یک پک باتری می­شود، موضوعی چالش برانگیز خواهد شد. سلول جدید، دارای ظرفیتی بالاتر نسبت به سایر سلول­ ها است که این موضوع باعث بوجود آمدن عدم بالانس در باتری می­ گردد. شاید بتوان گفت که به همین دلیل است که پک باتری معمولا به عنوان یک واحد در نظر گرفته شده و جایگزینی آن نیز بصورت پک واحد صورت می­ پذیرد.

در باتری­ های وسایل نقلیه الکتریکی، جایگزین نمودن پک باتری بصورت کامل در صورت خراب شدن یک سلول توجیه اقتصادی نخواهد داشت، از این رو، در این نوع باتری­ های با ابعاد بزرگ، پک باتری را به چندین ماژول تقسیم بندی می­ کنند بگونه ای که هر ماژول شامل تعداد مشخصی سلول می باشد. اگر یک سلول خراب شود یا دچار خطا گردد، فقط ماژولی که شامل آن سلول است تعویض می­ گردد.

برای درک مفهوم عدم بالانس بودن به مثالی که در ادامه آورده شده است، دقت کنید.

شکل زیر پک باتری را نشان می دهد که در آن، سلول سوم به جای ولتاژ نامی 3/6 ولت، دارای ولتاژ 2/8 ولت می باشد، زمانیکه این باتری تحت بار قرار گیرد، این سلول زودتر از سایر سلول­ های پک باتری به ولتاژ انتهایی دشاژ خواهد رسید. در نتیجه ولتاژ کلی باتری افت خواهد کرد و کاربر با پیام "باتری ضعیف است" مواجه خواهد شد.

باتری هایی که در تجهیزات کنترل از راه دور مانند کوادکوپترها به کار می روند، در مواقعی، از باتری جریان زیادی می کشند، در صورتی که یکی از سلول ها در یک ردیف از مجموعه ردیف های سری ضعیف باشد، کاربر افت ولتاژ غیرمنتظره ای را تجربه خواهد نمود. شناسایی سلول خراب تنها با استفاده از چک کردن هر یک از ردیف ها یا با استفاده از یک آنالیزور باتری امکان پذیر است و با استفاده از ولتاژ کلی باتری قابل شناسایی نمی باشد.

اتصال موازی

اگر در کاربردی، جریان های بالاتری مورد نیاز باشد و سلول های با ظرفیت بالاتر در دسترس یا موجود نباشد، باید با توجه ظرفیت (Ah) مورد نیاز، سلول­ ها را با یکدیگر موازی نمود. شکل زیر نمایشگر اتصال 4 سلول بصورت موازی است که پیکربندی 4P نامیده می شود. در این پیکربندی، ولتاژ پک باتری روی 3/6 ولت باقی می ماند اما ظرفیت (Ah) و زمان جریان دهی 4 برابر می شود.

در اتصال موازی، سلولی که مقاومت داخلی بالایی دارد یا مدار باز است، برای این نوع اتصال کمتر مشکل ایجاد می­ کند. اما از مدار خارج شدن یک سلول در این نوع اتصال، ظرفیت کلی باتری را کاهش خواهد داد. این اتفاق مانند این است که یک موتور به جای 4 سیلندر با 3 سیلندر کار کند. از سویی دیگر، وقوع اتصال کوتاه در این نوع اتصال بسیار مخرب تر می ­باشد. زیرا سلولی که اتصال کوتاه می ­شود، باعث می­ شود سایر سلول­ ها در این سلول تخلیه شوند و این موضوع خطر آتش­ سوزی را به همراه خواهد داشت.

شکل زیر نشان دهنده یک پیکربندی موازی است که در آن یکی از سلول­ ها دچار خطا شده است.

سلول ضعیف بر ولتاژ کلی باتری اثرگذار نخواهد بود اما بدلیل آنکه ظرفیت کلی باتری کاهش یافته است، باعث کاهش زمان جریان دهی باتری خواهد شد. سلول اتصال کوتاه شده می تواند موجب تولید گرمای بیش از حد و در نهایت بروز آتش سوزی شود. در پک های باتری بزرگ یک فیوز با ایزوله کردن سلول اتصال کوتاه شده، از جاری شدن جریان های بزرگ و وقوع آتش سوزی جلوگیری می کند.

اتصال سری/موازی

پیکربندی سری/موازی که در شکل زیر نشان داده شده است، موجب دستیابی به ولتاژ و ظرفیت مورد نظر و همچنین برآورده سازی جریان دهی مورد نیاز می گردد. ظرفیت کلی پک باتری بر حسب وات ساعت برابر است با ضرب مجموع ولتاژ ردیف های سری در ظرفیت مجموع سلول های موازی شده. به عنوان مثال با سری کردن دو ردیف موازی شده (2S2P) باتری لیتیوم یون با ظرفیت 3_/4 آمپرساعت، ظرفیت کلی این باتری برابر خواهد بود با 48_/96 وات ساعت.