解析鋰離子電池組不一致性及改進舉措
來源：寶鄂實業(yè)
2019-12-04 20:44
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不一起性
鋰離子電池不一起性是指用于成組的單體電池的初期功能指標的一起，包含：
容量；
阻抗；
電極的電氣特性；
電氣連接；
溫度特性；
衰變速度等。
以上因數的差異，將直接導致運行進程中輸出電參數的差異。鋰離子電池組的不一起性或電池組的離散現(xiàn)象就是指同一規(guī)范類型的單體蓄電池組成電池組后, 其：
電壓；
荷電量；
容量；
闌珊率；
內阻及其隨時刻改變率；
壽數；
溫度影響；
自放電率及其隨時刻改變率；
單體電池在制作出來后，本身存在必定功能差異。
初始的不一起度隨著電池在運用進程中連續(xù)的充放電循環(huán)而累計，導致各單體電池狀況(SOC、電壓等)發(fā)生更大的差異；電池組內的運用環(huán)境關于各單體電池也不盡相同。
這就導致了單體電池的不一起度在運用進程中逐漸放大，然后在某些情況下使某些單體電池功能加速衰減，并終究引發(fā)電池組過早失效。
不一起性原因
從時刻順序劃分，電池組中單體電池的不一起性主要表現(xiàn)在兩方面：
制作進程中，工藝上的問題和原料的不均勻，使得電池極板活性物質的活化程度和厚度、微孔率、連條、隔板等存在很細小的不同 =>內部結構和原料上的不徹底一起性。
裝車運用時，電池組中各個電池的電解液密度、溫度和通風條件、自放電程度及充放電進程等不同的影響。
=> 同一批次出廠的同一類型電池的容量、內阻和自放電的差異性。
原因分析
針對這些不一起發(fā)生的原因，是否能夠經過某些辦法徹底消除電池組內的不一起：
很多人以為電池不一起是出產工藝的問題，也有人以為是配組進程的問題，經過SPC等進程操控辦法就能夠徹底消除電池的不一起。
但是實踐證明，即便嚴厲操控配料、活漿、涂布、裁剪、輥壓等工藝進程，只是縮小批量產品之間的規(guī)范差,而不能消除不一起性。
若影響某一隨機變量的隨機要素很多，且其中每個要素的影響獨自都不能起決定性作用，這些要素的影響又可疊加，則該隨機變量服從正態(tài)散布，特性的參數有規(guī)范差σ和均值μ。
電池充放電進程的電壓值是該電池熱力學和動力學狀況的綜合反映，既受電池出產進程中各工序工藝條件的影響，又受電池充放電進程中電流、溫度、時刻和運用進程中偶然要素的影響因此電池組內各個電池的電壓值不可能徹底相同。
下圖分別為一組10Ah磷酸鐵鋰單體電池經分容后的開路電壓和內阻的核算分析和同批次2Ah電池容量散布，從圖中能夠看出電池的開路電壓，內阻，容量的1σ，2σ，3σ散布規(guī)則較為挨近正態(tài)散布的散布法則。
改善行動
1）出產進程辦法 電池企業(yè)
操控好各種原材料的一起性；
漿料的流變性監(jiān)測，不長時刻擱置漿料，確保漿料在涂布時流變性是相同的；
涂布參數監(jiān)控，尤其是磷酸鐵鋰漿料，因為磷酸鐵鋰顆粒較細，漿料的加工功能差，在涂布時應注意減慢涂布機走速；
漿料黏度的合理檢測；
對極片的外觀檢查；
除掉有瑕疵的極片；
極片稱重；
注液前后電池質量差比較；
化成溫度；
濕度操控；
擬定各種原材料的規(guī)范，嚴厲按照規(guī)范對原材料進行檢驗、儲存；
出產工藝的一起性調控；
對出產工藝的一起性進行精密調控；
工藝進程進行嚴厲的核算進程操控（SPC）；
確保每個工藝在規(guī)定的公差規(guī)模內；
確保進程能力指數，使其遵從正常的出產參數散布規(guī)則。
2）配組進程的辦法
確保電池組采用統(tǒng)一規(guī)范、類型的電池，確保電池出廠質量尤其是初始電壓的一起性，篩選條件：
電壓；
內阻；
電池化成數據；
一起性評價辦法有很多，現(xiàn)在最常運用的是極差系數法、規(guī)范差系數法和閾值法。
很多電池廠家進行配組鋰離子電池（電池功能一起性不高，長處是簡單便利）的一般選配條件為：
電池容量差：≤3%；
內阻差≤5%；
自放電率差≤5%；
平均放電電壓差≤5%。
所謂聚類分析，運用設定時刻距離內由各個檢測點構成電池充放電曲線的形狀、距離、面積來進行科學分類，然后斷定電池的一起性。
在容量或電壓閾值的基礎上，對充放電曲線形狀，曲線間的距離，曲線圍取面積等進行核算，選取能表現(xiàn)曲線一起的參數進行斷定。
選配充放電進程中曲線較挨近，相對距離較小，曲線圍取的面積較小，組間差異較小的電芯進行配組，然后實現(xiàn)最優(yōu)的一起配組。
3）電池均衡辦理
從電池辦理系統(tǒng)角度，在電池組運用進程中檢測單電池參數，尤其是電動汽車停駛或行進進程中電壓散布情況，掌握電池組中單電池不一起性發(fā)展規(guī)則，對極端參數電池進行及時調整或替換，以確保電池組參數不一起性不隨運用時刻而增大。
避免電池過充電，盡量避免電池深放電。
確保電池組杰出的運用環(huán)境，盡量確保恒溫，減小振蕩，確保水、塵土等污染電池極柱。
一起從能量的辦理和戰(zhàn)略上，引入實用性電池組能量辦理和均衡系統(tǒng)，擬定合理的電池均衡戰(zhàn)略，自動干涉和下降電池的不一起性。
我很喜歡這個P-Diagram，就是把要素列的太多了，很多權重看不出來。比方鋰電池丈量ASIC的作業(yè)電流和靜態(tài)電流的通道之間的差異，一般估量沒人在意。
淺談鋰離子<a target=_blank href='http://www.dghoppt.cn/'>電池</a>組不一起性及改善行動
4）電池熱辦理
電池運用進程中，內阻、電池安置方式等要素的差異，會在充放電進程呈現(xiàn)自身溫度和環(huán)境溫度的差異，這樣會直接導致其輸出功能的差異。電池熱辦理作用為：
將電池組的作業(yè)溫度保持在電池最優(yōu)的作業(yè)溫度規(guī)模之內。
確保電池之間溫度條件的一起，然后確保電池運用參數的一起性。（電池在不同溫度狀況的壽數不同，溫度每升高10℃其退化速度就增加一倍）
5）操控戰(zhàn)略
在能量辦理方面，輸出功率答應的情況下，盡量減小電池放電深度。鋰離子電池在深度放電條件下的一起性變差，電池組的壽數也會削減。
盡量避免電池深放電的一起，避免電池的過充電。系統(tǒng)內具備了均衡電路后能夠避免單個電池的過充電，適當下降充電終止電壓，可延長電池組的循環(huán)壽數。
6）其他運用進程
日常保護進程中，對丈量中容量偏低電池進行單獨保護性充電，使其功能康復。
距離必定時刻對電池組進行小電流保護性充電，促進電池組自身的均衡和功能康復。
運用環(huán)境方面，確保電池組杰出的運用環(huán)境一起，減小振蕩，避免水、塵土等污染電池極柱。
此項內容，一般很難運用在車上，要用的也需求電池系統(tǒng)和整車操控器來實現(xiàn)。
