鋰離子電池不一致如何配組

大家好，小科來為大家解答以上問題。鋰離子電池不一致如何配組這個(gè)很多人還不知道，現(xiàn)在讓我們一起來看看吧！

1、當(dāng)用作電動(dòng)汽車的電源時(shí)，單一的鋰離子電池?zé)o法滿足高功率、大容量的要求，需要將鋰離子電池串并聯(lián)使用。

2、但單體電池之間的不一致往往會(huì)導(dǎo)致循環(huán)過程中容量衰減過快、電池組壽命短等問題。

3、盡可能選擇性能相同的電池進(jìn)行分組，對(duì)鋰離子電池在動(dòng)力電池中的推廣應(yīng)用具有重要意義。

4、本文分析了鋰離子電池不一致性的表現(xiàn)和原因，總結(jié)了提高鋰離子電池一致性的方法，并對(duì)現(xiàn)有的匹配方案進(jìn)行了總結(jié)。

5、一.不一致分析

6、1.1不一致的定義

7、鋰離子電池組不一致是指同一規(guī)格型號(hào)的單體電池在電壓、容量、內(nèi)阻、壽命、溫度影響、自放電率等參數(shù)上存在一定的差異。

8、單體電池制造出來后，初期性能本身就有一些差異。

9、隨著電池的使用，這些性能差異不斷積累。同時(shí)，由于電池組中單個(gè)電池的使用環(huán)境不同，單個(gè)電池的不一致性逐漸放大，從而加速電池的性能退化，最終導(dǎo)致電池組過早失效。

10、1.2不一致的性能

11、鋰離子電池不一致性主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：電池性能參數(shù)(電池容量、內(nèi)阻和自放電率等)的差異。)和電池荷電狀態(tài)(SOC)的差異。

12、戴海峰等發(fā)現(xiàn)，電池電芯間容量的差異分布接近威爾分布，而內(nèi)阻的離散程度比容量更明顯，同一批次電池的內(nèi)阻一般滿足正態(tài)分布規(guī)律，自放電率也呈現(xiàn)近似正態(tài)分布。

13、SOC代表電池的荷電狀態(tài)，即剩余容量與電池額定容量的比值。德景認(rèn)為，由于電池的不一致性，電池的容量衰減速率不同，導(dǎo)致電池之間最大可用容量的差異。

14、小容量電池的SOC變化率比大容量電池快，充放電時(shí)更快達(dá)到截止電壓。

15、1.3不一致的原因

16、鋰離子電池不一致的原因有很多，主要是制造工藝和使用工藝。

17、制造過程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，比如配料時(shí)漿料的均勻性，涂布時(shí)面密度和表面張力的控制等。會(huì)造成單個(gè)電池的性能差異。

18、羅宇等研究了鋰離子電池制造工藝對(duì)電池一致性的影響，重點(diǎn)研究了水基粘結(jié)劑體系制造工藝對(duì)電池一致性的影響。

19、在電池的使用過程中，謝嬌等人認(rèn)為連接方式、結(jié)構(gòu)件/器件、工作條件、環(huán)境都會(huì)影響電池組的一致性。

20、因?yàn)楦鱾€(gè)連接點(diǎn)消耗的能量不一致，各個(gè)部件或結(jié)構(gòu)的性能和老化速度也不一致，所以對(duì)電池的影響也不一致。

21、另外，由于電池中每個(gè)單體電池的位置、溫度、性能衰減不同，會(huì)放大單體電池的不一致性。

22、第二，提高電池一致性的方法

23、2.1生產(chǎn)過程的控制

24、生產(chǎn)過程的控制主要從原材料和生產(chǎn)工藝兩個(gè)方面進(jìn)行。

25、在原料方面，盡量選用同一批次的原料，保證原料粒度和性能的一致性。

26、在生產(chǎn)過程中，要對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)范，如保證漿料攪拌均勻并保持較長時(shí)間，控制涂布機(jī)的速度以保證涂層的厚度和均勻性，檢查極片的外觀，稱重分級(jí)，控制注液量，化成，分容和貯存條件等。

27、通過對(duì)鋰離子電池制備技術(shù)的研究，羅宇確定了對(duì)鋰離子電池一致性影響較大的關(guān)鍵技術(shù)，主要包括批量攪拌、涂布、卷繞/層壓、注液和化成，并對(duì)其進(jìn)行了深入研究

28、徐海濤等人通過研究發(fā)現(xiàn)，單體電池的電壓差是影響電池充放電末期單體電池一致性的重要因素，而單體電池的內(nèi)阻差是原因。

29、王琳霞等通過對(duì)鋰離子串并聯(lián)組合電池中單體電芯的不一致性研究，分析并聯(lián)電池組中的主要影響因素DCR對(duì)電池組造成的影響程度和串聯(lián)電池組的主要影響因素容量對(duì)電池組造成的影響程度，為組合電池包提供必要的依據(jù)。

30、陳萍等通過放電倍率對(duì)電池配組一致性的影響研究發(fā)現(xiàn)隨著放電倍率的增大，電池的不一致性得到了放大，達(dá)到剔除不良電池的效果。

2.3 使用和維護(hù)過程的控制

對(duì)電池進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

33、配組時(shí)對(duì)電池進(jìn)行一致性篩選，可保證在電池組使用初期的一致性。

34、在使用過程中對(duì)電池進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可實(shí)時(shí)觀察到使用過程中的一致性問題，但由于當(dāng)一致性差時(shí)，監(jiān)測電路會(huì)切斷充放電電路，因而性能會(huì)降低。

35、必須找到二者之間的平衡點(diǎn)。

36、也可以通過實(shí)時(shí)監(jiān)控對(duì)極端參數(shù)電池進(jìn)行及時(shí)調(diào)整或者更換，保證電池組的不一致性不會(huì)隨時(shí)間而擴(kuò)大。

對(duì)電池進(jìn)行熱管理。

38、對(duì)電池進(jìn)行熱管理除了盡量將電池組的工作溫度保持在最優(yōu)的范 圍之內(nèi)，還要盡量保證電池之間溫度條件的一致，從而有效的保證各電池之間的性能一致性。

39、采用合理的控制策略。

40、在輸出功率允許的情況下，盡量減小電池放電深度，同時(shí)，避免電池的過充電，可延長電池組的循環(huán)壽命。

41、加強(qiáng)對(duì)電池組的維護(hù)。

42、間隔一定時(shí)間對(duì)電池組進(jìn)行小電流維護(hù)性充電，還要注意清潔。

三、動(dòng)力鋰離子電池配組方法

3.1 電壓配組法

電壓配組法可分為靜態(tài)電壓配組法和動(dòng)態(tài)電壓配組法。

46、靜態(tài)電壓配組法又叫做空載配組法，不帶負(fù)載，只考慮電池本身，測量被篩選單體電池在靜置數(shù)十天后滿電荷狀態(tài)貯存的自放電率以及滿電荷狀態(tài)下不同貯存期內(nèi)電池的開路電壓，此方法操作最簡單，但不準(zhǔn)確。

47、動(dòng)態(tài)電壓配組法考察帶負(fù)載時(shí)的電壓情況，但沒有考慮到負(fù)載變化等因素，因此也不準(zhǔn)確 。

3.2 靜態(tài)容量配組法

在設(shè)定的條件下對(duì)電池進(jìn)行充放電，由放電電流和放電時(shí)間來計(jì)算容量，按容量大小對(duì)電池進(jìn)行配組。

50、這種方法簡便易行，但它只能反映電池在特定條件容量相同，不能說明電池的完整工作特性，有一定的局限性。

3.3 內(nèi)阻配組法

主要考慮單體電池的內(nèi)阻，這種方法能夠?qū)崿F(xiàn)快速測量，但是因?yàn)殡姵氐膬?nèi)阻會(huì)隨放電過程的進(jìn)行而改變，要進(jìn)行內(nèi)阻的準(zhǔn)確測定有一定的難度。

3.4 多參數(shù)配組法

同時(shí)考慮容量、內(nèi)阻、電壓、自放電率等多個(gè)外部條件對(duì)電池綜合評(píng)定，可以分選出一致性較好的電池組。

55、但這種方法的前提是單參數(shù)分選時(shí)要準(zhǔn)確，同時(shí)耗時(shí)過長。

3.5 動(dòng)態(tài)特性配組法

動(dòng)態(tài)特性配組法是利用電池的充放電特性曲線來分選電池進(jìn)行配組。

58、充放電曲線能夠體現(xiàn)電池的大部分特性，利用動(dòng)態(tài)特性配組法能夠保證電池各種性能指標(biāo)的一致性。

59、動(dòng)態(tài)特性配組法數(shù)據(jù)多，通常采用計(jì)算機(jī)程序配合實(shí)現(xiàn)。

60、此外，這種方法電池的配組利用率降低，不利于電池組成本的降低。

61、標(biāo)準(zhǔn)曲線或基準(zhǔn)曲線的確定也是其實(shí)施過程中的難點(diǎn)。

四、結(jié)論

（1）引起電池不一致性的原因主要在電池的制造和使用兩方面。

（2）提高電池一致性的措施主要有以下三方面：從原材料和生產(chǎn)工藝兩方面對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行的嚴(yán)格控制；采用更科學(xué)的分選辦法，盡可能選擇初始性能一致的電池進(jìn)行配組；在電池使用和維護(hù)過程中，對(duì)電池進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，引入均衡管理系統(tǒng)，采用合理的控制策略，對(duì)電池進(jìn)行熱管理，同時(shí)還要加強(qiáng)對(duì)電池組的維護(hù)。

（3） 電池配組時(shí)，單參數(shù)配組法由于考慮的因素太少，不具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

66、多參數(shù)配組法和動(dòng)態(tài)特性配組法相對(duì)較全面，另外電化學(xué)抗譜法等方法也取得了一定進(jìn)展。

審核編輯 ：李倩

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