鋰電池組不一致性的原因及危害有哪些？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-07-22 11:15
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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(gè)不斷累積的過程，時(shí)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(huì)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(huì)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(shí)間的影響較大，原因主要包括兩個(gè)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(gè)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。在pack之前一定要對電芯進(jìn)行檢測，最大程度保證一致性。
2、裝車使用時(shí)，鋰電池組中各個(gè)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。
電芯一致性檢測
鋰電池組不一致會(huì)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(gè)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(huì)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。
如何應(yīng)對鋰電池組的不一致性問題?
△分選：不同批次的電芯，理論上不放在一起使用。即使相同批次的電芯，也需要經(jīng)過篩選，把參數(shù)相對集中的電芯放在一個(gè)鋰電池組里，同一個(gè)電池包里。
△熱管理：針對內(nèi)阻不一致電芯，產(chǎn)生熱量不相同問題。熱管理系統(tǒng)的加入，可以調(diào)節(jié)整個(gè)鋰電池組的溫差，使之保持在一個(gè)較小的范圍里。生成熱量較多的電芯，依然溫升偏高，但不會(huì)與其他電芯拉開差距，劣化水平就不會(huì)出現(xiàn)明顯的差距。
△電池均衡管理：為了解決這個(gè)問題，電池管理系統(tǒng)BMS設(shè)計(jì)了均衡功能。保證鋰電池組良好的使用環(huán)境，盡量保證恒溫，減小振動(dòng)，保證水、塵土等污染電池極柱。掌握鋰電池組中單電池不一致性發(fā)展規(guī)律，對極端參數(shù)電池進(jìn)行及時(shí)調(diào)整或更換，以保證電池組參數(shù)不一致性不隨使用時(shí)間而增大。
△能量管理策略：在能量管理方面，輸出功率允許的情況下，盡量減小電池放電深度。引入實(shí)用性電池組能量管理和均衡系統(tǒng)，制定合理的電池均衡策略，主動(dòng)干預(yù)和降低電池的不一致性。盡量防止電池深放電的同時(shí)，避免電池的過充電
如何判斷鋰電池組單體一致性好壞?
鋰電池組單體一致性好壞，需要用專用的工具，測量容量、內(nèi)阻、充放電曲線的方法來判斷。這個(gè)要單個(gè)的測量單只電池的容量、內(nèi)阻和放電平臺，還有看電池組合的工藝水平，看具體產(chǎn)品對電池性能的要求。電池的不一致性(在一定范圍之內(nèi))只能用外在的電池組管理系統(tǒng)解決，這是必須的。首先，單只能量過高的鋰電池，遇到意外，引發(fā)熱失控，電池內(nèi)部急劇反應(yīng)，短時(shí)間內(nèi)，過多的能量無處釋放，是非常危險(xiǎn)的。尤其在安全技術(shù)，管控能力發(fā)展還不夠充分的時(shí)候，每只電池的容量都應(yīng)該克制。
1） 容量損失，電芯單體組成電池組，容量符合“木桶原理”，最差的那顆電芯的容量決定整個(gè)電池組的能力。
為了防止電池過充過放，電池管理系統(tǒng)的邏輯如此設(shè)置：放電時(shí)，當(dāng)最低的單體電壓達(dá)到放電截止電壓時(shí)，整個(gè)電池組停止放電；充電時(shí)，當(dāng)最高單體電壓觸及充電截止電壓時(shí)，停止充電。
拿兩只電池串聯(lián)舉例。一只電池容量C，另外一只容量只有0.9C。串聯(lián)關(guān)系，兩只電池通過同樣大小的電流。
充電時(shí)，容量小的電池必然先充滿，達(dá)到充電截止條件，系統(tǒng)不再繼續(xù)充電。放電時(shí)，容量小的電池也必然先放光全部可用能量，系統(tǒng)即刻停止放電。
這樣，容量小的電芯始終在滿充滿放，容量大的電芯卻一直使用部分容量。整個(gè)電池組的容量總有一部分處于閑置狀態(tài)
2） 壽命損失，類似的，電池組的壽命，由壽命最短的那顆電芯決定。很大可能性，壽命最短的電芯，就是那顆容量小的電芯。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(huì)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。
上面三個(gè)參數(shù)，并不完全獨(dú)立，老化程度深的電芯內(nèi)阻比較大，容量衰減也更多。分開說明，只是想表述清楚它們各自的影響方向。
