动力电池单体在充放电过程中,电压、反应热等参数及其随循环的老化情况反映了动力电池单体的动态一致性。
1)恒流比一致。恒流比是指动力电池单体充电时恒电流充入的电量与恒电流、恒电压充入的总电量之比,恒流比越高动力电池单体性能越好。动力电池单体在25±5℃下以3h率电流恒流放电至规定电压,再以3h率电流恒流充电至规定电压,以此电压恒电压充电至充电停止。可计算恒电流充入的电量与恒电流、恒电压充入的总电量之比。同一动力电池包中,应选用同一个恒流比档次的动力电池单体。
2)放电平台一致。放电平台是动力电池单体放电曲线的一个特征,即动力电池单体充满电后,以3h率电流放电至规定电压的时间。放电平台越高,动力电池单体性能越好。动力电池单体在25±5℃下,以3h率电流恒流充电至恒压充电电压,转恒压充电至充电停止。以3h率电流放电,直到放电终止,记录电压下降至规定电压的时间。同一动力电池包中,应选用同一个放电平台档次的动力电池单体。
3)工作电压一致性。动力电池单体工作电压指动力电池单体在充放电时,动力电池单体两极之间的电位差,充电电压高于开路电压,放电电压低于开路电压。同等条件下,放电电压越高,动力电池单体性能越好。
动力电池单体电压受动力电池单体带电量、温度等条件影响,电压单位为“伏(V)”。在同一动力电池包中,应将动力电池单体的电压控制在一定压差范围内。
在动力电池单体放电过程中,电压值是该动力电池单体热力学和动力学状态的综合反映,既受动力电池单体生产过程中各工序工艺条件的影响,又受动力电池单体充放电过程中电流、温度、时间和使用过程中偶然因素的影响,因而动力电池包内各个动力电池单体的电压值不可能完全一样。
4)寿命一致性。动力电池单体寿命一致性的另外一层含义是动力电池失效时间一致,并不一定是容量最小的动力电池单体或者工作条件最恶略的动力电池单体最先达到寿命的终点。每只动力电池单体从出厂开始,其抗衰老的能力是存在差异。动力电池包的寿命是由寿命最短的那只动力电池单体决定的,在动力电池包中,容量小的动力电池单体每次都是满充满放,导致最先到达寿命的终点,对于动力电池包,一只动力电池单体寿命终结,动力电池包也就跟着寿终正寝。
5)温度特性一致性。每只动力电池单体除了直接影响其发热的内阻因素外,其内部电化学物质在制造过程中形成的不一致,对发热量也会产生影响。每只动力电池单体在动力电池包中所处位置不同,造成其散热条件的差异,最终也会导致动力电池单体温升不一致。
动力电池包内的温度分布对其性能与循环寿命是有影响的,平均温度越低,温度不均匀程度越高,动力电池包内的动力电池单体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,动力电池包的循环寿命越短。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,从而恶化动力电池单体老化速率的一致性。