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电池知识

介绍锂电池不一致性的危害及应对方法

来源:宝鄂实业    2019-10-05 20:24    点击量:
锂电池的一致性
 
锂电池不能做成大电池,所以我们要组织很多小芯,大家都力争做到一个地方,真诚合作,也可以和电动车一起飞。在这个时候,我们需要面对一个问题,一致性。
 
我们的日常经验是,如果两个干电池连接正负极,手电筒就会发光。谁在乎他们之间的矛盾?然而,锂电池的大规模应用并不是那么简单。
 
锂电池参数的不一致性主要是指容量、内阻和开路电压的不一致性。当不一致的核心字符串一起使用时,将出现以下问题。
 
1)容量损失、电池组成、电池容量、符合“桶原理”、最差容量的核心决定了电池的整体容量。
 
为了防止电池过充电和过放电,电池管理系统的逻辑设置如下:当放电时,当最低单位电压达到放电截止电压时,整个电池组停止放电;当充电时,当最高单位电压接触充电截止电压时,它停止充电。
 
以两个电池串联为例。一个电池的容量为1C,另一个只有0.9C的容量。串联,两个电池通过相同的电流。
 
充电时,必须先对小容量的电池进行充电,以达到充电截止状态,系统将不会继续充电。放电时,小容量电池必须先放出所有可用能量,系统立即停止放电。
 
这样,小容量的核心总是满的,而大容量的核心却一直在使用部分容量。整个电池组的容量总是闲置的。
 
2)生命损失。同样,电池组的寿命由寿命最短的电池芯决定。很可能核心的最短寿命是小容量的。小容量磁芯总是充满放电并产生过大的功率。很有可能他们会先到达生活的焦点。在芯材寿命结束时,焊接在一起的一组芯材将死亡。
 
3)内阻增大,内阻不同,流过同一电流,内阻大的铁芯发热量相对较大。如果电池温度过高,会加速劣化速度,使内阻进一步增大。内阻和温升形成一对负反馈,加速了高内阻磁芯的劣化。
 
上述三个参数不是完全独立的,具有深老化程度的铁芯的内阻较大,容量衰减更大。分开解释,只是想清楚地表达他们各自的影响方向。
 
如何处理矛盾
 
在生产过程中形成了核心性能的不一致性,并在使用过程中加深。在相同的电池中,弱总是弱的,加速度变弱。单体芯间的分散程度随老化程度的增加而增大。
 
目前,工程师应从三个方面考虑单个核心的不一致性。单电池分拣、分组后的热管理、电池管理系统在发生少量不一致时提供平衡功能。
 
1)分类
 
理论上,不同批次的岩芯不能一起使用。即使是同一批电池,需要集中的参数的电池需要被屏蔽并放在一个电池组和同一个电池组中。
 
排序的目的是选择具有相似参数的核。分类方法已经研究了很多年。它们主要分为静态排序和动态排序两类。
 
静态排序时,根据开路电压、内阻、容量等核心特性参数,选择目标参数,引入统计算法,设定筛选准则,最后将同一批核分为多个组。
 
动态筛选是对堆芯在充放电过程中的特性进行筛选。有的选择恒流恒压充电过程,有的选择脉冲充放电过程,有的比较充放电曲线之间的关系。
 
动态和静态相结合的排序,静态筛选初步分组,并在此基础上进行动态筛选,使更多的群体被划分,筛选精度较高,但成本也相应上升。
这里就小小体现了一把动力锂电池生产规模的重要性。大规模出货,使得厂家可以进行更精细的分选,得到性能更接近的电池组。如果产量太小,分组过多,一个批次都无法装备一个电池包,再好的方法也无法施展了。
  
2)热管理

 

针对内阻不一致电芯,产生热量不相同问题。热管理系统的加入,可以调节整个电池组的温差,使之保持在一个较小的范围里。生成热量较多的电芯,依然温升偏高,但不会与其他电芯拉开差距,劣化水平就不会出现明显的差距。
  
3)均衡
  
电芯单体的不一致,某些电芯端电压,总是超前于其他电芯,最先到达控制阈值,导致整个系统容量变小。为了解决这个问题,电池管理系统BMS设计了均衡功能。
  
某一颗电芯率先到达充电截止电压,而其余众电芯电压明显滞后,BMS起动充电均衡功能,或者接入电阻,放掉高电压电芯的部分电量,或者把能量转移走,放到低电压电芯上去。这样,充电截止条件被解除,充电过程重新开始,电池包充入更多电量。
  
直到现在,电芯的不一致性,仍然是行业内研究的重要领域。电芯能量密度再高,遇到不一致性来搅局,电池包能力也会大打折扣。