锂离子电池参数不一致重要是指的什么

2021-02-22      812 次浏览

不一致的电芯串并在一起使用,会出现如下问题。


1)容量损失,电芯单体组成电池组,容量符合木桶原理,最差的那颗电芯的容量决定整个电池组的能力。


为了防止电池过充过放,电池管理系统的逻辑如此设置:放电时,当最低的单体电压达到放电截止电压时,整个电池组停止放电;充电时,当最高单体电压触及充电截止电压时,停止充电。


拿两只电池串联举例。一只电池容量1C,另外一只容量只有0.9C。串联关系,两只电池通过同样大小的电流。


充电时,容量小的电池必然先充满,达到充电截止条件,系统不再继续充电。放电时,容量小的电池也必然先放光全部可用能量,系统即刻停止放电。


这样,容量小的电芯始终在满充满放,容量大的电芯却一直使用部分容量。整个电池组的容量总有一部分处于闲置状态。


2)寿命损失,类似的,电池组的寿命,由寿命最短的那颗电芯决定。很大可能性,寿命最短的电芯,就是那颗容量小的电芯。小容量电芯,每次都是满充满放,出力过猛,很大可能最先到达寿命的重点。一直电芯寿命终结,一组焊接在一起的电芯,也就跟着寿终正寝。


3)内阻增大,不同的内阻,流过相同的电流,内阻大的电芯发热量相比较较多。电池温度过高,造成劣化速度加快,内阻又会进一步升高。内阻和温升,形成一对负反馈,使高内阻电芯加速劣化。


1)分选


不同批次的电芯,理论上不放在一起使用。即使相同批次的电芯,也要经过筛选,把参数相对集中的电芯放在一个电池组里,同一个电池包里。


分选的目的,是把参数相近的电芯选择出来。分选方法,被研究了很多年,重要分静态分选和动态分选两大类。


静态分选,针对电芯的开路电压,内阻,容量等特性参数进行筛选,选取目标参数,引入统计算法,设定筛选标准,最后将同一批次的电芯区分成若干组。


动态筛选,是针对电芯在充放电过程中表现出来的特性进行筛选,有的选择恒流恒压充电过程,有的选取脉冲冲击充放电过程,有的比较自身的充电和放电曲线之间的关系。


动静结合分选,用静态筛选做初步分组,在此基础上进行动态筛选,这样划分出来的组别更多,筛选准确性更高,但成本也会相应上升。


这里就小小体现了一把动力锂离子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。假如产量太小,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,出现热量不相同问题。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。


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