单体的不一致性对动力电池组的影响有哪些？
来源：宝鄂实业
2019-05-04 06:03
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电池单体的不一致性主要是在制造过程中产生，由于工艺水平使电池极板厚度、微孔率、活性物质的活化程度等存在微小差别。这种电池内部结构上的不一致性就会使同一批次出厂的同一型号电池的电压、容量、内阻等不可能完全一致。单体电池的不一致性对动力电池组使用寿命的影响分为电压的不一致性、容量的不一致性以及内阻的不一致性。
在单体电池成组的过程中，如果电压的不一致性较大，会造成低压电池与正常电池一起使用时成为电池组的负载。因为当并联的两节电池中存在低压电池，那么会发生互充电现象，其他电池将会给该电池充电。这种连接方式会使得低压电池的容量小幅度增加而高压电池容量大幅度减少，能量损耗在互充电上达不到理想的对外输出。
初始容量不一致在电池成组前经过筛选已经大大减小，在使用过程尽管可以通过电池单体单独充电方式来平衡单体电池初始容量的不同。但电动汽车的连续充放电循环过程使得这种不一致性在某种程度上会放大，容量随循环的衰减速度不同，随着电池循环次数的增加，容量的差异就会越来越大。这样会使得单体电池的容量加剧衰减带动整个电池组的容量衰减。
内阻的不一致性使得单体电池在电池组内的电压电流分配不均，局部出现过压充电或欠压放电。内阻的不一致性还会使单体电池在放电过程中热量的损失不等，内阻越大则温度升高的速度越快，有可能最终造成热失控。
电压、容量、内阻等各类不一致性导致电池单体寿命与电池组寿命出现差异，主要表现在温度差异、充放电倍率差异、放电深度差异和可用容量差异上。比如放电深度的差异，由于电池单体初始容量的差异，大部分电池还处于浅放电的状况下，低容量的电池单体已经深度放电。
电池内部主要由正极、负极、电解液和隔膜4部分组成，这些材料被封装在一个圆柱形的钢瓶内。由于正极材料上有很多微型的孔洞，所以可以储存大量电子。在放电过程中，这些电子通过外电路，移动到正极材料上。当电池接通外部用电器之后，会形成从正极到用电器再到负极的回路。这就是电池的基本工作原理。
负极材料其实是我们很常见的石墨。由于石墨天然具有很多孔洞，并且导电性好，其能够抓住电子的容量要大大超过正极材料。所以对于锂电池来说，主要的瓶颈卡在正极材料上。这也是各大电池公司为了提高锂电池的带电量（能量密度），不断的在对正极材料性能进行改进的原因。我们常说的三元锂和磷酸铁锂，指的都是正极材料。
▲被封装好的电芯（圆柱形）
在传统的铅酸电池领域，电解液采用的是成本极低的稀硫酸。这也是为什么我们有时在更换汽车电瓶时，一个新电瓶在首次使用的时候需要往里面加注一次液体，这个液体就是电解液。由于稀硫酸的主要成分是水，水在酸性粒子的作用下会产生导电性，所以可以在电池内部行成电流回路。但由于水的导电性差，传统铅酸电池的电压只有不到2伏，而我们使用的锂电池，单个电芯的电压可以达到3-4伏，所以需要用锂盐来替代传统的水基电解液。
隔膜的作用是用来阻断电子，让电子沿着外电路路径流动，但离子可以通过隔膜，这样既能行成回路，又不会让正负极短路。
■ 锂电池的充放电原理
锂电池之所以能够充放电，其本质是在充电时把电能转化为化学能，在放电时把化学能转换成电能的过程。简单说就是，充电时锂离子从正极材料通过电解质嵌入到负极材料中；放电时锂离子从负极材料经过电解质嵌入到正极材料中，而电子则通过外电路，形成电流。对于锂离子电池而言，正极材料的性能至关重要，它必须具备良好的导电性能、与电解质有良好的相容性以及出色的稳定性。
