锂电芯的一致性对于电动汽车电池重要吗
来源：宝鄂实业
2019-09-11 20:12
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通过对一个10串10并电池组的模拟，我们阐明了电池组内的温度分布对其性能与循环寿命的影响。平均温度越低，温度不均匀程度越高，电池组内单电池放电深度的不一致性越高；平均温度越高，温度不均匀程度越高，电池组循环寿命越短。值得注意的是，不均匀的温度分布会导致并联支路间电流分配不均，从而恶化单电池老化速率的一致性。
在电池组热管理方面，我们提出了一种对并行式空冷电池组内部的流场与温度场进行快捷估算的方法。该方法由流动阻力网络模型和暂态传热模型组成，避免了计算流体动力学方法用于模拟大型电池组时计算量过大的问题，同时保证了很高的估算精度。利用这一方法，我们考察了不均匀的流场对电池组内温度均匀性的影响，并以提高温度均匀性为目标，对空冷系统的结构参数进行了讨论，给出了一个可行的参数配置方案。
由于同一类型、规格的电池在电压、内阻、容量等方面的参数值存在差别，使其在电动汽车上使用时，性能指标往往达不到单体电池的原有水平，严重影响其在电动汽车上的应用。锂离子电池一致性是指：用于成组的单体电池的初期性能指标的一致，包括：容量、阻抗、电极的电气特性、电气连接、温度特性、衰变速度等。以上因数的不一致，将直接影响运行中输出电参数的差异。
锂离子电池组的不一致性或电池组的离散现象就是指同一规格型号的单体蓄电池组成电池组后, 其电压、荷电量、容量、衰退率、内阻及其随时间变化率、寿命、温度影响、自放电率及其随时间变化率。
单体电池在制造出来后，本身存在一定性能差异。初始的不一致度随着电池在使用过程中连续的充放电循环而累计，导致各单体电池状态(SOC、电压等)产生更大的差异；电池组内的使用环境对于各单体电池也不尽相同。这就导致了单体电池的不一致度在使用过程中逐步放大，从而在某些情况下使某些单体电池性能加速衰减，并最终引发电池组过早失效。
不一致性原因从时间顺序划分，电池组中单体电池的不一致性主要体现在两方面：制造过程中工艺上的问题和材质的不均匀，使得电池极板活性物质的活化程度和厚度、微孔率、连条、隔板等存在很微小的差别，从而产生内部结构和材质上的不完全一致性；装车使用时，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过程等差别的影响。
同一批次出厂的同一型号电池的容量、内阻和自放电的差异性原因分析
针对这些不一致产生的原因，是否可以通过某些措施完全消除电池组内的不一致：很多人认为电池不一致是生产工艺的问题，也有人认为是配组过程的问题，通过SPC等过程控制措施就可以完全消除电池的不一致。
但是实践证明，即使严格控制配料、活浆、涂布、裁剪、辊压等工艺过程，只是缩小批量产品之间的标准差,而不能消除不一致性。若影响某一随机变量的随机因素很多，且其中每个因素的影响独自都不能起决定性作用，这些因素的影响又可叠加，则该随机变量服从正态分布，特性的参数有标准差σ和均值μ。电池充放电过程的电压值是该电池热力学和动力学状态的综合反映，既受电池生产过程中各工序工艺条件的影响，又受电池充放电过程中电流、温度、时间和使用过程中偶然因素的影响因而电池组内各个电池的电压值不可能完全一样。
