鉅大LARGE | 點擊量：983次 | 2021年08月15日
鋰離子電池包電芯一致性很重要嗎
鋰離子電池不能做成一大只，只好把眾多小電芯組織起來，大家勁往一處使，精誠合作，也能帶著電動汽車飛起。這時候，就要面對一個問題，一致性。我們日常的相關相關經驗是，兩節干電池，正負極連接起來，手電筒就能發光，有誰管它一致不一致的事情。而鋰離子電池的大規模使用，情形卻并非如此簡單。
鋰離子電池參數的不一致緊要是指容量、內阻、開路電壓的不一致。不一致的電芯串并在一起使用，會出現如下問題：
1、容量損失。電芯單體組成電池包，容量符合“木桶原理”，最差的那顆電芯的容量決定整個電池包的能力。
為了戒備電池過充過放，電池管理系統的邏輯如此設置：放電時，當最低的單體電壓達到放電截止電壓時，整個電池包停止放電；充電時，當最高單體電壓觸及充電截止電壓時，停止充電。
拿兩只電池串聯舉例。一只電池容量1C，另外一只容量惟有0.9C。串聯關系，兩只電池通過同樣大小的電流。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
充電時，容量小的電池必然先洋溢，達到充電截止條件，系統不再持續充電。放電時，容量小的電池也必然先放光全部可用能量，系統即刻停止放電。這樣，容量小的電芯始終在滿洋溢放，容量大的電芯卻一直使用部分容量。整個電池包的容量總有一部分處于閑置狀態
2、壽命損失。類似的，電池包的壽命，由壽命最短的那顆電芯決定。很大可能性，壽命最短的電芯，就是那顆容量小的電芯。小容量電芯，每次都是滿洋溢放，出力過猛，很大可能最先到達壽命的重點。一直電芯壽命終結，一組焊接在一起的電芯，也就跟著壽終正寢。
3、內阻增大。不同的內阻，流過相同的電流，內阻大的電芯發熱量相比較較多。電池溫度過高，造成劣化速度加快，內阻又會進一步升高。內阻和溫升，形成一對負反饋，使高內阻電芯加速劣化。
上面三個參數，并不完全獨立，老化程度深的電芯內阻比較大，容量衰減也更多。
分開說明，只是想表述清楚它們各自的影響方向。
要怎么樣應對不一致性：
電芯性能的不一致，都是在加工過程中形成，在使用過程中加深。同一個電池包內的電芯，弱者恒弱，且加速變弱。單體電芯之間參數的離散程度，隨著老化程度的加深而加大。
當前，工程師應對單體電芯不一致，緊要從三個方面考慮。單體電池分選，成組后熱管理，出現少量不一致時電池管理系統供應均衡功能。
1、分選
不同批次的電芯，理論上不放在一起使用。即使相同批次的電芯，也要經過篩選，把參數相對聚集的電芯放在一個電池包里，同一個電池組里。
分選的目的，是把參數相似的電芯選擇出來。分選辦法，被研究了很多年，緊要分靜態分選和動態分選兩大類。
①靜態分選。針對電芯的開路電壓，內阻，容量等特性參數進行篩選，選取目標參數，引入統計算法，設定篩選標準，最后將同一批次的電芯區分成若干組。
②動態篩選。是針對電芯在充放電過程中表現出來的特性進行篩選，有的選擇恒流恒壓充電過程，有的選取脈沖沖擊充放電過程，有的比較自身的充電和放電曲線之間的關系。
③動靜結合分選。用靜態篩選做初步分組，在此基礎上進行動態篩選，這樣劃分出來的組別更多，篩選準確性更高，但成本也會相應上升。
這里就小小體現了一把動力鋰離子電池加工規模的緊要性。大規模出貨，使得廠家可以進行更精細的分選，得到性能更接近的電池包。倘若產量太小，分組過多，一個批次都無法裝備一個電池組，再好的辦法也無法施展了。
2、熱管理
針對內阻不一致電芯，出現熱量不相同問題。熱管理系統的加入，可以調節整個電池包的溫差，使之保持在一個較小的范圍里。生成熱量較多的電芯，仍舊溫升偏高，但不會與其他電芯拉開差距，劣化水平就不會出現分明的差距。
3、均衡
電芯單體的不一致，某些電芯端電壓，總是超前于其他電芯，最先到達控制闌值，導致整個系統容量變小。為了解決這個問題，電池管理系統bMS設計了均衡功能。
某一顆電芯率先到達充電截止電壓，而其余眾電芯電壓分明滯后，bMS起動充電均衡功能，或者接入電阻，放掉高電壓電芯的部分電量，或者把能量轉移走，放到低電壓電芯上去。這樣，充電截止條件被解除，充電過程重新開始，電池組充入更多電量。
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