電池單體的不一致性主要的原因有哪些？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-08-10 09:03
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電池單體的不一致性主要是在制造過程中產(chǎn)生，由于工藝水平使電池極板厚度、微孔率、活性物質(zhì)的活化程度等存在微小差別。這種電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)上的不一致性就會使同一批次出廠的同一型號電池的電壓、容量、內(nèi)阻等不可能完全一致。單體電池的不一致性對動力電池組使用壽命的影響分為電壓的不一致性、容量的不一致性以及內(nèi)阻的不一致性。
在單體電池成組的過程中，如果電壓的不一致性較大，會造成低壓電池與正常電池一起使用時成為電池組的負(fù)載。因?yàn)楫?dāng)并聯(lián)的兩節(jié)電池中存在低壓電池，那么會發(fā)生互充電現(xiàn)象，其他電池將會給該電池充電。這種連接方式會使得低壓電池的容量小幅度增加而高壓電池容量大幅度減少，能量損耗在互充電上達(dá)不到理想的對外輸出。
初始容量不一致在電池成組前經(jīng)過篩選已經(jīng)大大減小，在使用過程盡管可以通過電池單體單獨(dú)充電方式來平衡單體電池初始容量的不同。但電動汽車的連續(xù)充放電循環(huán)過程使得這種不一致性在某種程度上會放大，容量隨循環(huán)的衰減速度不同，隨著電池循環(huán)次數(shù)的增加，容量的差異就會越來越大。這樣會使得單體電池的容量加劇衰減帶動整個電池組的容量衰減。
內(nèi)阻的不一致性使得單體電池在電池組內(nèi)的電壓電流分配不均，局部出現(xiàn)過壓充電或欠壓放電。內(nèi)阻的不一致性還會使單體電池在放電過程中熱量的損失不等，內(nèi)阻越大則溫度升高的速度越快，有可能最終造成熱失控。
電壓、容量、內(nèi)阻等各類不一致性導(dǎo)致電池單體壽命與電池組壽命出現(xiàn)差異，主要表現(xiàn)在溫度差異、充放電倍率差異、放電深度差異和可用容量差異上。比如放電深度的差異，由于電池單體初始容量的差異，大部分電池還處于淺放電的狀況下，低容量的電池單體已經(jīng)深度放電。
影響動力電池組壽命的因素較多且相互作用，致使電池組性能容易出現(xiàn)比較嚴(yán)重的衰退，尤其在高溫低溫或過充放電這類條件下并缺乏有效的管理和控制時，電池組的性能將進(jìn)一步衰退。另外，大量單體電池的串聯(lián)與并聯(lián)使得容量和性能較差的某個單體限制了整個電池組的性能，進(jìn)而限制了電池組的充分使用。
鋰電池組不一致性的概念
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。初始的不一致度隨著電池在使用過程中連續(xù)的充放電循環(huán)而累計(jì)，導(dǎo)致各單體電池狀態(tài)(SOC、電壓等)產(chǎn)生更大的差異;
鋰電池組內(nèi)的使用環(huán)境對于各單體電池也不盡相同。這就導(dǎo)致了單體電池的不一致度在使用過程中逐步放大，從而在某些情況下使某些單體電池性能加速衰減，并最終引發(fā)鋰電池組過早失效。
鋰電池組不一致性產(chǎn)生的原因
鋰電池組的不一致性是一個不斷累積的過程，時間越長單體電池之間產(chǎn)生的差異越大;并且鋰電池組還會受到使用環(huán)境的影響，在以后的使用過程中單體電池的不一致性會被逐漸放大，從而導(dǎo)致某些單體電池性能加速衰減，最終導(dǎo)致電池沒有使用功能。
鋰電池組的不一致性主要受時間的影響較大，原因主要包括兩個方面：
1、首先是制造過程中存在工藝上的問題和材質(zhì)的不均勻等問題，使得鋰電池的材料和等存在很微小的差別;在鋰電池組投入使用后，電池組中各個電池的電解液密度、溫度和通風(fēng)條件、自放電程度及充放電過程等差別的影響，同一批次出廠的同一型號電池容量和內(nèi)阻可能存在差異性。
2、裝車使用時，鋰電池組中各個電池的電解液密度、溫度和通風(fēng)條件、自放電程度及充放電過程等差別的影響。
鋰電池組不一致會產(chǎn)生什么危害和問題?
①容量損失，電芯單體組成鋰電池組，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。
②壽命損失，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(diǎn)。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。
