如何保證鋰電池組的安全性能？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-13 16:10
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1.安全閥
溫度上升，應(yīng)超出正常范圍，安全閥自動(dòng)開(kāi)啟，泄掉壓力，并且電池完全失效，以保證安全。
2.熱敏電阻
阻值陡增，阻止溫度的進(jìn)一步升高
3.熔斷器
一旦出現(xiàn)過(guò)流風(fēng)險(xiǎn)，電路斷開(kāi)，避免惡性事故的發(fā)生。
鋰電池的一致性，眼前看，是指一組鋰電池重要特征參數(shù)的趨同性，是一個(gè)相對(duì)概念，沒(méi)有最一致，只有更一致。同一個(gè)電池包內(nèi)的多串電芯，每一個(gè)參數(shù)，最好全部處在一個(gè)較小的范圍內(nèi)，是為一致性好。
加入時(shí)間維度，一致性是指電池包內(nèi)全部電芯全生命周期內(nèi)全部特性參數(shù)的一致性，增加考慮容量衰減的不一致，內(nèi)阻增長(zhǎng)的不一致，老化速率的不一致。整個(gè)電池包的壽命，是我們關(guān)注一致性的最終著眼點(diǎn)。
有學(xué)者依據(jù)時(shí)間的推移，把參數(shù)之間的相互作用放在一張圖上，如下圖所示。時(shí)間為橫軸，參數(shù)為縱軸，幾個(gè)參數(shù)跟隨時(shí)間變化放到一個(gè)表里，交織成一張網(wǎng)，作為我們思考一致性的出發(fā)點(diǎn)。
追求一致性的目，除了在當(dāng)前狀態(tài)下，發(fā)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(zhǎng)的時(shí)間。
2 一致性的評(píng)價(jià)范圍
個(gè)人理解，一致性是一輛電動(dòng)汽車上，作為動(dòng)力的全部電芯的一致性，無(wú)論串聯(lián)關(guān)系還是并聯(lián)關(guān)系。下面內(nèi)容沒(méi)有做全面討論，只是舉例說(shuō)明。
2.1 并聯(lián)情況
直接舉例。放電能力低的電芯（代號(hào)B）與其他正常電芯并聯(lián)，成為一個(gè)并聯(lián)模組D，比如這是一個(gè)10只電池并聯(lián)的模組。系統(tǒng)放電，每個(gè)并聯(lián)模組都需要提供相同的電流，比如100A。其他正常的并聯(lián)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(zhǎng)期超負(fù)荷，相比其他并聯(lián)模組，這些電芯的老化速率更快。某一天，這個(gè)并聯(lián)模組整體的最大放電能力無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)最大能力。這個(gè)并聯(lián)電池組，成了整個(gè)電池包放電能力的瓶頸。
2.2 串聯(lián)情況
按照電動(dòng)汽車上的一般情形，串聯(lián)關(guān)系主要在模組與模組之間。接續(xù)前面并聯(lián)情況的劇情，整個(gè)電池包內(nèi)出現(xiàn)了一個(gè)老化程度比其他電池組都深的電池組D，D的容量小，而內(nèi)阻大。反應(yīng)到SOC與開(kāi)路電壓的曲線上，同一SOC對(duì)應(yīng)的開(kāi)路電壓，D端電壓偏高。整個(gè)電池包充電，D最先到達(dá)充電截止電壓，電池包停止充電。其他模組還沒(méi)有吃飽，他已經(jīng)要撐破肚皮，因?yàn)樗狭?，肚量變小了?/div>
因此，單體一致性，不是某一個(gè)焊接在一起的模組內(nèi)部的事，而是對(duì)同一輛車上所有動(dòng)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(jīng)歷同樣的充放電過(guò)程，靜置足夠時(shí)間，在同樣的環(huán)境溫度下，待評(píng)價(jià)電芯充電到相同SOC。測(cè)量其開(kāi)路電壓，此時(shí)體現(xiàn)出來(lái)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(kāi)路電壓，符合正態(tài)分布。就是說(shuō)，我們所有提高一致性的努力，只能改變參數(shù)的集中度。
內(nèi)阻不一致，電芯內(nèi)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(shù)進(jìn)一步離散化的原因之一。內(nèi)阻不一致可以造成溫升不一致，是引發(fā)其他參數(shù)進(jìn)一步離散化的一類原因。
內(nèi)阻，同樣是模組成組后的檢測(cè)指標(biāo)。從電芯單體組裝成模組，要經(jīng)歷焊接或者機(jī)械結(jié)構(gòu)夾持等成組過(guò)程，成組工藝的一致性，反應(yīng)到成型后的模組上，就是模組的內(nèi)阻。
容量不一致，壽命不一致，按照目前的壽命衡量標(biāo)準(zhǔn)，可用容量和壽命緊密聯(lián)系在一起，這里一起說(shuō)明。
容量一般都會(huì)作為電芯分組的初選內(nèi)容，是電芯不一致最重要的參數(shù)表現(xiàn)。造成容量不一致的原因很多，并且多數(shù)都是制造過(guò)程的不一致的結(jié)果。
除了達(dá)到容量、內(nèi)阻等壽命指標(biāo)以外，壽命不一致的另外一層含義是，電池失效時(shí)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(dá)到壽命的終點(diǎn)。每顆電芯從出生開(kāi)始，其抗衰老的能力已經(jīng)存在差異。
