三大秘訣解決鋰電池不一致的問題

1、三大秘訣解決鋰電池不一致的問題電芯性能的不一致，都是在生產(chǎn)過程中形成，在使用過程中加深。 同一個電池組內(nèi)的電芯， 弱者恒弱， 且加速變?nèi)?。單體電芯之間參數(shù)的離散程度，隨著老化程度的加深而加大。動力鋰電池，已經(jīng)穩(wěn)穩(wěn)占據(jù)了電動汽車電源江湖老大的地位。使用壽命長， 能量密度高， 還極具改進(jìn)潛力。 安全性可以改，能量密度可以繼續(xù)上升。在可預(yù)見的時間里（傳說大約 2020年左右 ） 就可以趕上燃油車的續(xù)航能力和性價比， 步入電動汽車的第一個成熟階段。然而鋰電池也有鋰電池的煩惱。 1 ：為什么鋰電池多數(shù)都是小個子我們看到的鋰電池，圓柱電池，軟包電池、方形電池，一般都長相清秀，完全找不到傳統(tǒng)鉛酸電池那樣的大

2、塊頭，這是為什么 ? 能量密度高，鋰電池往往不敢設(shè)計成大容量。 鉛酸電池的能量密度在40Wh/kg 左右，而鋰電池，已經(jīng)超過150Wh/kg 。能量集中度提高，對安全性的要求水漲船高。首先，單只能量過高的鋰電池，遇到意外，引發(fā)熱失控，電池內(nèi)部急劇反應(yīng)，短時間內(nèi)，過多的能量無處釋放，是非常危險的。尤其在安全技術(shù)，管控能力發(fā)展還不夠充分的時候，每只電池的容量都應(yīng)該克制。其次，被鋰電池殼體包裹起來的能量，一旦出現(xiàn)意外，消防員、滅火劑無法觸及、無能為力，只能在發(fā)生事故時隔離現(xiàn)場，任事故電池自行反應(yīng)，能量燃盡為止。當(dāng)然，出于安全考慮，當(dāng)前的鋰電池已經(jīng)設(shè)計了多重安全手段。拿圓柱電池為例。安全閥，當(dāng)電池內(nèi)部

3、反應(yīng)超出正常范圍，溫度上升，并且伴隨生成副反應(yīng)氣體，壓力達(dá)到設(shè)計值，安全閥自動開啟，泄掉壓力。安全閥打開的一刻，電池完全失效。熱敏電阻，有的電芯配置熱敏電阻，一旦出現(xiàn)過流，電阻在達(dá)到某一個溫度以后，阻值陡增，所在回路電流下降，阻止溫度的進(jìn)一步升高。熔斷器，電芯配備具有過流熔斷功能的熔絲，一旦出現(xiàn)過流風(fēng)險，電路斷開，避免惡性事故的發(fā)生。 2 ：鋰電池一致性問題鋰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， 就需要面對一個問題， 一致性。 我們?nèi)粘５慕?jīng)驗是，兩節(jié)干電池，正負(fù)極連接起來，手電筒就能發(fā)光，有誰管它一致不一致的事情。而鋰電池

4、的大規(guī)模應(yīng)用，情形卻并非如此簡單。鋰電池參數(shù)的不一致主要是指容量、內(nèi)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(xiàn)如下問題：1 、容量損失，電芯單體組成電池組，容量符合“木桶原理”，最差的那顆電芯的容量決定整個電池組的能力。為了防止電池過充過放，電池管理系統(tǒng)的邏輯如此設(shè)置：放電時，當(dāng)最低的單體電壓達(dá)到放電截止電壓時，整個電池組停止放電 ; 充電時， 當(dāng)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(lián)舉例。一只電池容量1C ，另外一只容量只 有 0.9C 。 串聯(lián)關(guān)系， 兩只電池通過同樣大小的電流。 充電時， 容量小的電池必然先充滿，達(dá)到充電截止條件，系統(tǒng)不再繼續(xù)充電。 放電

5、時， 容量小的電池也必然先放光全部可用能量，系統(tǒng)即刻停止放電。這樣，容量小的電芯始終在滿充滿放，容量大的電芯卻一直使用部分容量。整個電池組的容量總有一部分處于閑置狀態(tài)2 、壽命損失，類似的電池組的壽命，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，每次都是滿充滿放，出力過猛，很大可能最先到達(dá)壽命的重點。一直電芯壽命終結(jié)，一組焊接在一起的電芯，也就跟著壽終正寢。 3 、內(nèi)阻增大，不同的內(nèi)阻，流過相同的電流，內(nèi)阻大的電芯發(fā)熱量相對比較多。電池溫度過高，造成劣化速度加快，內(nèi)阻又會進(jìn)一步升高。內(nèi)阻和溫升，形成一對負(fù)反饋，使高內(nèi)阻電芯加速劣化。上面三個參數(shù)，

6、并不完全獨立，老化程度深的電芯內(nèi)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。 3 ：如何應(yīng)對不一致性電芯性能的不一致，都是在生產(chǎn)過程中形成，在使用過程中加深。同一個電池組內(nèi)的電芯，弱者恒弱，且加速變?nèi)酢误w電芯之間參數(shù)的離散程度，隨著老化程度的加深而加大。當(dāng)前，工程師應(yīng)對單體電芯不一致，主要從三個方面考慮。單體電池分選，成組后熱管理，出現(xiàn)少量不一致時電池管理系統(tǒng)提供均衡功能。 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，也需要經(jīng)過篩選，把參數(shù)相對集中的電芯放在一個電池組里，同一個電池包里。分選的目的，是把參數(shù)相近的電芯挑選出來。分選方法，被研究了

7、很多年，主要分靜態(tài)分選和動態(tài)分選兩大類。靜態(tài)分選，針對電芯的開路電壓， 內(nèi)阻， 容量等特性參數(shù)進(jìn)行篩選， 選取目標(biāo)參數(shù)，引入統(tǒng)計算法，設(shè)定篩選標(biāo)準(zhǔn)，最后將同一批次的電芯區(qū)分成若干組。動態(tài)篩選，是針對電芯在充放電過程中表現(xiàn)出來的特性進(jìn)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，有的對比自身的充電和放電曲線之間的關(guān)系。動靜結(jié)合分選，用靜態(tài)篩選做初步分組，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行動態(tài)篩選， 這樣劃分出來的組別更多， 篩選準(zhǔn)確性更高，但成本也會相應(yīng)上升。這里就小小體現(xiàn)了一把動力鋰電池生產(chǎn)規(guī)模的重要性。大規(guī)模出貨，使得廠家可以進(jìn)行更精細(xì)的分選， 得到性能更接近的電池組。 如果產(chǎn)量太小， 分組過多，一個批次都無法裝備一個電池包，再好的方法也無法施展了。熱管理針對內(nèi)阻不一致電芯，產(chǎn)生熱量不相同問題。熱管理系統(tǒng)的加入，可以調(diào)節(jié)整個電池組的溫差，使之保持在一個較小的范圍里。生成熱量較多的電芯，依然溫升偏高，但不會與其他電芯拉開差距，劣化水平就不會出現(xiàn)明顯的差距。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(dá)控制閾值，導(dǎo)致整個系統(tǒng)容量變小。為了解決這個問題，電池管理系統(tǒng) BMS 設(shè)計了均衡功能。某一 顆電芯率先到達(dá)充電截止電壓，而其余眾電芯電壓明顯滯后，BMS 起動充電均衡功能， 或者接入電阻， 放掉高電壓