解析锂离子电池组不一致性及改进举措
来源：宝鄂实业
2019-12-04 20:44
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不一起性
锂离子电池不一起性是指用于成组的单体电池的初期功能指标的一起，包含：
容量；
阻抗；
电极的电气特性；
电气连接；
温度特性；
衰变速度等。
以上因数的差异，将直接导致运行进程中输出电参数的差异。锂离子电池组的不一起性或电池组的离散现象就是指同一规范类型的单体蓄电池组成电池组后, 其：
电压；
荷电量；
容量；
阑珊率；
内阻及其随时刻改变率；
寿数；
温度影响；
自放电率及其随时刻改变率；
单体电池在制作出来后，本身存在必定功能差异。
初始的不一起度随着电池在运用进程中连续的充放电循环而累计，导致各单体电池状况(SOC、电压等)发生更大的差异；电池组内的运用环境关于各单体电池也不尽相同。
这就导致了单体电池的不一起度在运用进程中逐渐放大，然后在某些情况下使某些单体电池功能加速衰减，并终究引发电池组过早失效。
不一起性原因
从时刻顺序划分，电池组中单体电池的不一起性主要表现在两方面：
制作进程中，工艺上的问题和原料的不均匀，使得电池极板活性物质的活化程度和厚度、微孔率、连条、隔板等存在很细小的不同 =>内部结构和原料上的不彻底一起性。
装车运用时，电池组中各个电池的电解液密度、温度和通风条件、自放电程度及充放电进程等不同的影响。
=> 同一批次出厂的同一类型电池的容量、内阻和自放电的差异性。
原因分析
针对这些不一起发生的原因，是否能够经过某些办法彻底消除电池组内的不一起：
很多人以为电池不一起是出产工艺的问题，也有人以为是配组进程的问题，经过SPC等进程操控办法就能够彻底消除电池的不一起。
但是实践证明，即便严厉操控配料、活浆、涂布、裁剪、辊压等工艺进程，只是缩小批量产品之间的规范差,而不能消除不一起性。
若影响某一随机变量的随机要素很多，且其中每个要素的影响独自都不能起决定性作用，这些要素的影响又可叠加，则该随机变量服从正态散布，特性的参数有规范差σ和均值μ。
电池充放电进程的电压值是该电池热力学和动力学状况的综合反映，既受电池出产进程中各工序工艺条件的影响，又受电池充放电进程中电流、温度、时刻和运用进程中偶然要素的影响因此电池组内各个电池的电压值不可能彻底相同。
下图分别为一组10Ah磷酸铁锂单体电池经分容后的开路电压和内阻的核算分析和同批次2Ah电池容量散布，从图中能够看出电池的开路电压，内阻，容量的1σ，2σ，3σ散布规则较为挨近正态散布的散布法则。
改善行动
1）出产进程办法 电池企业
操控好各种原材料的一起性；
浆料的流变性监测，不长时刻搁置浆料，确保浆料在涂布时流变性是相同的；
涂布参数监控，尤其是磷酸铁锂浆料，因为磷酸铁锂颗粒较细，浆料的加工功能差，在涂布时应注意减慢涂布机走速；
浆料黏度的合理检测；
对极片的外观检查；
除掉有瑕疵的极片；
极片称重；
注液前后电池质量差比较；
化成温度；
湿度操控；
拟定各种原材料的规范，严厉按照规范对原材料进行检验、储存；
出产工艺的一起性调控；
对出产工艺的一起性进行精密调控；
工艺进程进行严厉的核算进程操控（SPC）；
确保每个工艺在规定的公差规模内；
确保进程能力指数，使其遵从正常的出产参数散布规则。
2）配组进程的办法
确保电池组采用统一规范、类型的电池，确保电池出厂质量尤其是初始电压的一起性，筛选条件：
电压；
内阻；
电池化成数据；
一起性评价办法有很多，现在最常运用的是极差系数法、规范差系数法和阈值法。
很多电池厂家进行配组锂离子电池（电池功能一起性不高，长处是简单便利）的一般选配条件为：
电池容量差：≤3%；
内阻差≤5%；
自放电率差≤5%；
平均放电电压差≤5%。
所谓聚类分析，运用设定时刻距离内由各个检测点构成电池充放电曲线的形状、距离、面积来进行科学分类，然后断定电池的一起性。
在容量或电压阈值的基础上，对充放电曲线形状，曲线间的距离，曲线围取面积等进行核算，选取能表现曲线一起的参数进行断定。
选配充放电进程中曲线较挨近，相对距离较小，曲线围取的面积较小，组间差异较小的电芯进行配组，然后实现最优的一起配组。
3）电池均衡办理
从电池办理系统角度，在电池组运用进程中检测单电池参数，尤其是电动汽车停驶或行进进程中电压散布情况，掌握电池组中单电池不一起性发展规则，对极端参数电池进行及时调整或替换，以确保电池组参数不一起性不随运用时刻而增大。
避免电池过充电，尽量避免电池深放电。
确保电池组杰出的运用环境，尽量确保恒温，减小振荡，确保水、尘土等污染电池极柱。
一起从能量的办理和战略上，引入实用性电池组能量办理和均衡系统，拟定合理的电池均衡战略，自动干涉和下降电池的不一起性。
我很喜欢这个P-Diagram，就是把要素列的太多了，很多权重看不出来。比方锂电池丈量ASIC的作业电流和静态电流的通道之间的差异，一般估量没人在意。
浅谈锂离子<a target=_blank href='http://www.dghoppt.cn/'>电池</a>组不一起性及改善行动
4）电池热办理
电池运用进程中，内阻、电池安置方式等要素的差异，会在充放电进程呈现自身温度和环境温度的差异，这样会直接导致其输出功能的差异。电池热办理作用为：
将电池组的作业温度保持在电池最优的作业温度规模之内。
确保电池之间温度条件的一起，然后确保电池运用参数的一起性。（电池在不同温度状况的寿数不同，温度每升高10℃其退化速度就增加一倍）
5）操控战略
在能量办理方面，输出功率答应的情况下，尽量减小电池放电深度。锂离子电池在深度放电条件下的一起性变差，电池组的寿数也会削减。
尽量避免电池深放电的一起，避免电池的过充电。系统内具备了均衡电路后能够避免单个电池的过充电，适当下降充电终止电压，可延长电池组的循环寿数。
6）其他运用进程
日常保护进程中，对丈量中容量偏低电池进行单独保护性充电，使其功能康复。
距离必定时刻对电池组进行小电流保护性充电，促进电池组自身的均衡和功能康复。
运用环境方面，确保电池组杰出的运用环境一起，减小振荡，避免水、尘土等污染电池极柱。
此项内容，一般很难运用在车上，要用的也需求电池系统和整车操控器来实现。
