詳解電池容量的不一致性以及內(nèi)阻的不一致性
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-09-01 07:59
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在單體電池成組的過(guò)程中，如果電壓的不一致性較大，會(huì)造成低壓電池與正常電池一起使用時(shí)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(huì)發(fā)生互充電現(xiàn)象，其他電池將會(huì)給該電池充電。這種連接方式會(huì)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(duì)外輸出。
初始容量不一致在電池成組前經(jīng)過(guò)篩選已經(jīng)大大減小，在使用過(guò)程盡管可以通過(guò)電池單體單獨(dú)充電方式來(lái)平衡單體電池初始容量的不同。但電動(dòng)汽車(chē)的連續(xù)充放電循環(huán)過(guò)程使得這種不一致性在某種程度上會(huì)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(huì)越來(lái)越大。這樣會(huì)使得單體電池的容量加劇衰減帶動(dòng)整個(gè)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(guò)壓充電或欠壓放電。內(nèi)阻的不一致性還會(huì)使單體電池在放電過(guò)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(lèi)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。
電池內(nèi)部主要由正極、負(fù)極、電解液和隔膜4部分組成，這些材料被封裝在一個(gè)圓柱形的鋼瓶?jī)?nèi)。由于正極材料上有很多微型的孔洞，所以可以?xún)?chǔ)存大量電子。在放電過(guò)程中，這些電子通過(guò)外電路，移動(dòng)到正極材料上。當(dāng)電池接通外部用電器之后，會(huì)形成從正極到用電器再到負(fù)極的回路。這就是電池的基本工作原理。
負(fù)極材料其實(shí)是我們很常見(jiàn)的石墨。由于石墨天然具有很多孔洞，并且導(dǎo)電性好，其能夠抓住電子的容量要大大超過(guò)正極材料。所以對(duì)于鋰電池來(lái)說(shuō)，主要的瓶頸卡在正極材料上。這也是各大電池公司為了提高鋰電池的帶電量（能量密度），不斷的在對(duì)正極材料性能進(jìn)行改進(jìn)的原因。我們常說(shuō)的三元鋰和磷酸鐵鋰，指的都是正極材料。
▲被封裝好的電芯（圓柱形）
在傳統(tǒng)的鉛酸電池領(lǐng)域，電解液采用的是成本極低的稀硫酸。這也是為什么我們有時(shí)在更換汽車(chē)電瓶時(shí)，一個(gè)新電瓶在首次使用的時(shí)候需要往里面加注一次液體，這個(gè)液體就是電解液。由于稀硫酸的主要成分是水，水在酸性粒子的作用下會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)電性，所以可以在電池內(nèi)部行成電流回路。但由于水的導(dǎo)電性差，傳統(tǒng)鉛酸電池的電壓只有不到2伏，而我們使用的鋰電池，單個(gè)電芯的電壓可以達(dá)到3-4伏，所以需要用鋰鹽來(lái)替代傳統(tǒng)的水基電解液。
