串聯(lián)電池的固有問(wèn)題

 

當(dāng)系列電池組中的電池?cái)?shù)量增加到幾十塊到幾百塊時(shí)，一個(gè)系列電池組的問(wèn)題就凸顯出來(lái)了，這就是電池平衡問(wèn)題。

 

雖然鋰離子電池用于工業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品很多，但是，在現(xiàn)有的生產(chǎn)環(huán)境中，所有的電池單元不一定具有相同的質(zhì)量。例如，在制造過(guò)程中，電池電極繞組張力的變化會(huì)影響電池的劣化率。另一方面，并不要求所有的電池組都在相同的環(huán)境中使用。在操作過(guò)程中，靠近熱源的細(xì)胞降解較快，而遠(yuǎn)離熱源的細(xì)胞降解較慢。

 

這樣做的問(wèn)題是，電池組中的電池會(huì)根據(jù)使用時(shí)間以不同的速度降解，從而導(dǎo)致電池容量的錯(cuò)誤。

 

電池組的整體功能也遵循“桶原理”，即桶的容量取決于組成桶的最短木塊，而電池組的容量也取決于最小的電池。在電池充電過(guò)程中，一旦其中一個(gè)電池單元達(dá)到完全充電狀態(tài)，充電器就會(huì)間歇性充電。電池也是如此:當(dāng)一個(gè)單元放電時(shí)，整個(gè)電池間歇放電。其效果，是整個(gè)電池組的充電能力下降，不能充分發(fā)揮電池的作用。

 

讓我們以一個(gè)由三個(gè)電池組成的電池組為例:假設(shè)其中一個(gè)電池退化得更快。當(dāng)這個(gè)電池放電時(shí)，降解速度更快的電池比其他兩個(gè)放電快。如果電池繼續(xù)放電，電池處于過(guò)度放電狀態(tài)。當(dāng)鋰離子電池處于過(guò)度放電狀態(tài)時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生煙霧和火災(zāi)。為了避免麻煩，只有斷續(xù)放電，即剩余的兩個(gè)電池電池中的剩余能量不能被使用。

 

相反，當(dāng)電池組開(kāi)始充電時(shí)，最先充電的是兩個(gè)老化較慢的電池單元。降解較快的細(xì)胞沒(méi)有完全充滿(mǎn)電。此時(shí)，我們假設(shè)快速惡化的電池單元將繼續(xù)充電，而兩個(gè)已經(jīng)完全充電的緩慢惡化的電池單元?jiǎng)t處于過(guò)充狀態(tài)。充電過(guò)量會(huì)導(dǎo)致同樣的電池燃燒、爆炸風(fēng)險(xiǎn)。同樣的，為了避免麻煩，當(dāng)快速惡化的電池單元沒(méi)有完全充電時(shí)，電池組會(huì)完成充電。

 

研究表明，對(duì)于鋰離子電池，當(dāng)電池充滿(mǎn)電時(shí)，正極數(shù)據(jù)組成為鋰鈷酸鋰(Li0.5CoO2)，負(fù)極為嵌鋰碳(LiC6)。氧化鋰鈷能在高溫下分化反應(yīng)釋氧，而嵌鋰碳的化學(xué)反應(yīng)活性與金屬鋰基本相近。所以如果你假設(shè)燃燒，那基本上相當(dāng)于鋰在富氧環(huán)境中燃燒!這是個(gè)糟糕的任務(wù)。

 

綜上所述，當(dāng)電池單元故障惡化時(shí)，充放電不能發(fā)揮最大的電池容量，甚至造成故障。小地方說(shuō)，經(jīng)?？吹绞謾C(jī)里負(fù)責(zé)爆炸事件的新聞;在很大程度上，被稱(chēng)為“夢(mèng)想飛機(jī)”(dreamliner)的波音787在出廠后不久就一直存在缺陷。據(jù)2015年5月初的報(bào)道，美國(guó)聯(lián)邦航空管理局(federal aviation administration，簡(jiǎn)稱(chēng)faa)發(fā)布了一項(xiàng)臨時(shí)命令，要求航空公司對(duì)787客機(jī)進(jìn)行“重復(fù)維護(hù)任務(wù)”，原因是可能存在電源故障。確切的原因尚不清楚，但從之前波音787鋰離子電池的問(wèn)題來(lái)看，這次可能是電池本身的問(wèn)題。

 

因此，通過(guò)對(duì)電池的監(jiān)控IC隨時(shí)監(jiān)控電池在電池中的運(yùn)行狀態(tài)就變得十分必要。