鉅大LARGE | 點擊量：1311次 | 2019年03月12日
鋰電池一致性和分選方法
1 一致性定義
鋰電池的一致性，眼前看，是指一組鋰電池重要特征參數的趨同性，是一個相對概念，沒有最一致，只有更一致。同一個電池包內的多串電芯，每一個參數，最好全部處在一個較小的范圍內，是為一致性好。
加入時間維度，一致性是指電池包內全部電芯全生命周期內全部特性參數的一致性，增加考慮容量衰減的不一致，內阻增長的不一致，老化速率的不一致。整個電池包的壽命，是我們關注一致性的最終著眼點。
有學者依據時間的推移，把參數之間的相互作用放在一張圖上，如下圖所示。時間為橫軸，參數為縱軸，幾個參數跟隨時間變化放到一個表里，交織成一張網，作為我們思考一致性的出發點。
追求一致性的目，除了在當前狀態下，發揮出電池包的最大能力（包括最大功率，最大電流，最大可用容量），還想要這樣的能力維持盡量長的時間。
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%
2 一致性的評價范圍
個人理解，一致性是一輛電動汽車上，作為動力的全部電芯的一致性，無論串聯關系還是并聯關系。下面內容沒有做全面討論，只是舉例說明。
2.1并聯情況
直接舉例。放電能力低的電芯（代號B）與其他正常電芯并聯，成為一個并聯模組D，比如這是一個10只電池并聯的模組。系統放電，每個并聯模組都需要提供相同的電流，比如100A。其他正常的并聯模組，每只電池放電10A；B最大只能放出1A電流，則其他9只電池，每只需要放出11A。一般情況下，長期超負荷，相比其他并聯模組，這些電芯的老化速率更快。某一天，這個并聯模組整體的最大放電能力無法達到設計最大能力。這個并聯電池組，成了整個電池包放電能力的瓶頸。
2.2串聯情況
按照電動汽車上的一般情形，串聯關系主要在模組與模組之間。接續前面并聯情況的劇情，整個電池包內出現了一個老化程度比其他電池組都深的電池組D，D的容量小，而內阻大。反應到SOC與開路電壓的曲線上，同一SOC對應的開路電壓，D端電壓偏高。整個電池包充電，D最先到達充電截止電壓，電池包停止充電。其他模組還沒有吃飽，他已經要撐破肚皮，因為它老了，肚量變小了。
因此，單體一致性，不是某一個焊接在一起的模組內部的事，而是對同一輛車上所有動力電池的要求。
3 不一致性的表鋰電池
電壓不一致，在化成后，經歷同樣的充放電過程，靜置足夠時間，在同樣的環境溫度下，待評價電芯充電到相同SOC。測量其開路電壓，此時體現出來的電壓差距，就是單體電芯的電壓不一致性。有研究顯示，單體電芯的開路電壓，符合正態分布。就是說，我們所有提高一致性的努力，只能改變參數的集中度。
內阻不一致，電芯內阻是電芯功率特性的重要表征，也是電芯成組后，電芯性能參數進一步離散化的原因之一。內阻不一致可以造成溫升不一
致，是引發其他參數進一步離散化的一類原因。
內阻，同樣是模組成組后的檢測指標。從電芯單體組裝成模組，要經歷焊接或者機械結構夾持等成組過程，成組工藝的一致性，反應到成型后的模組上，就是模組的內阻。
容量不一致，壽命不一致，按照目前的壽命衡量標準，可用容量和壽命緊密聯系在一起，這里一起說明。
容量一般都會作為電芯分組的初選內容，是電芯不一致最重要的參數表現。造成容量不一致的原因很多，并且多數都是制造過程的不一致的結果。
除了達到容量、內阻等壽命指標以外，壽命不一致的另外一層含義是，電池失效時間不一致。有研究表明，并不一定是容量最小的電芯或者工作條件最惡略的電芯最先達到壽命的終點。每顆電芯從出生開始，其抗衰老的能力已經存在差異。
溫升不一致，每只電芯，除了直接影響發熱的內阻因素外，其內部電化學物質制造過程中形成的不一致，對發熱量也會產生影響。每一只電芯在電池包中所處位置不同，造成其散熱條件的差異，最終也會導致電芯溫升不一致。
4 一致性評價
研究人員使用各種統計方法來評價一致性的好壞。有的廠家用標準差，以標準差的大小來衡量一組電芯參數的集中度，在統計學意義上是合理的。
有的廠家直接使用一組數據的極差，最大最小值的差值，雖然無法全面描述一組電池的全部參數分布情況，但對于當前的電池管理系統BMS的控制邏輯來說，也是一種合理選擇。何況，使用極差是最為簡潔的一種方法。
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