电池组的一致性问题会带来哪些问题？电池均衡技术难点是什么？

充电均衡只能解决电池组充满电的问题,实际释放电量仍取决于电池组中的最小容量电池,而放电均衡则解决了所有电池容量统一调配的难题,可以实现容量安全利用的最大化、最佳化,本文通过两串电池组的实际均衡放电数据诠释了均衡放电的重要性。

电池组的一致性问题

电池组的一致性问题永远是电池管理界永远挥之不去的痛，一致性问题不仅使电池组的实际放电容量降低，影响设备的功率输出和续航时间,严重时还有可能发生热失控问题，导致故障的发生。

现在,全世界都在通过技术研发提高锂电池的单位容量,但限于技术等原因,进展缓慢,而已有的大容量电池组的容量又由于一致性问题有效容量得不到充分利用,除了电池生产因素导致的电池差异外,使用期间的温度、大电流充放电和电池管理跟不上都会导致这一问题的发生。

放电容量的下降与之对应的就是充电容量同样下降,如果是车用电池组,则表现为电池衰减严重,续航里程严重缩水。

电池均衡技术的难点

就目前的电池管理技术,能够解决电池组一致性问题的技术只有电池均衡技术。而要实现电池容量的充分利用,则必须要求电池均衡器同时支持放电均衡、充电均衡和静态均衡,此外,由于不同容量电池的存在,充放电末期存在较高的电压差,因此,电池均衡器还必须具有宽幅的均衡电流和高效的电能转换效率,既能实现高效均衡又能减少在充分利用容量期间的损失。

仍以本例电池组为例,假设电池组的放电电流为0.2C,即20A,那么,本文均衡器的最大均衡电流只要达到4.5～5.0A即可满足该电池组安全放电、并且所有20Ah的电量都可以正常释放的需要。同样,如果电池组的放电电流提高到0.4C,即40A,则最大均衡电流需要9～9.5A,普通电池均衡器是无法满足要求的，而本文采用的同步整流技术的实时高功率、高效率转移式电池均衡器则可以轻松应对。

均衡电流越大,对小容量电池的过充、过放电保护能力越强,电池组的运行越安全,允许电池间的差异越大。

高速放电均衡实例

高速放电均衡最主要的作用是对大容量电池进行放电电流分流,弥补小容量电池放电能力的不足,下面通过一组容量非常悬殊的电池组的均衡充放电实例及数据进行分析,由于电池容量差异巨大,因此,在大电流均衡充放电情况下,两块电池的的实际充放电电流差异非常大,差异非常明显。

高速充电均衡实例

这种电池均衡技术,不仅支持高速放电均衡,而且支持高速充电均衡,仍以上述电池组为例,同样以5A恒流充电至自动切换恒压充电期间,本应通过B1电池的的5A电流,实测最大充电电流只有0.84A左右,如图4所示;而B2电池的实测充电电流高达8.8A左右,如图5所示;最大均衡电流实测高达7.97A左右,这一数值正好接近于两块电池的实际充电电流的差值
 

目前，包括韩国三星、日本丰田和我国宁德时代在内的众多电池和汽车厂商，都加大了固态电池研发投入，已有部分电池进入装车测试阶段。尽管前景可期，但由于技术和工艺上的种种问题，发展固态电池的道路绝非一帆风顺。

高效的电解质材料体系缺乏。温兆伟指出，目前固态电池材料发展很快，但综合应用较为欠缺。作为固态电池的核心材料，目前在固体锂离子导体的单一指标上已有所突破，但综合性能尚不能满足大规模储能需求。对此，董衫木也认为，现今固态电池采用的固态电解质普遍存在性能短板，距离高性能锂离子电池系统的要求仍有不小的差距。

➤新技术层出不穷

针对固态电池，我们要从最基础的材料、界面、单体，一直到最终的系统模块进行研究，只有从根本上解决了关键材料和界面问题，才能开展系统的工艺研究，从而满足单电池的性能要求。温兆伟说。

而面对发展过程中接连不断的挑战，各种新技术百家争鸣，一些固态电池技术有了最新突破。

比如，在固体电解质材料上，业内发现基于石榴石结构的锂镧锆氧（LLZO）固体电解质体系的固态电池具有优异的循环性能和倍率性能，它也因此成为一大技术热点。LLZO是一种性能优异的填料，能够提高聚合物基复合固态电解质的性能。基于LLZO的固态电池循环1000次后容量仍能保持81%。李亮亮介绍。