锂电池不一致性的危害有什么？

发布时间:2019-12-3 16:56:07

动力锂电池，现已稳稳占据了电动汽车电源江湖老迈的地位。运用寿数长，能量密度高，还极具改进潜力。安全性可以改，能量密度可以持续上升。在可预见的时间里（传说大约2020年左右）就可以赶上燃油车的续航才干和性价比，步入电动汽车的第一个老练阶段。

可是锂电池有锂电池的烦恼。

1为什么锂电池大都都是小个子

我们看到的锂电池，圆柱电池，软包电池、方形电池，一般都长相清秀，完全找不到传统铅酸电池那样的大块头，这是为什么？

能量密度高，锂电池往往不敢规划成大容量。铅酸电池的能量密度在40Wh/kg左右，而锂电池，现已超越150Wh/kg。能量集中度提高，对安全性的要求水涨船高。

首要，单只能量过高的锂电池，遇到意外，引发热失控，电池内部急剧反应，短时间内，过多的能量无处开释，是非常风险的。尤其在安全技术，管控才干发展还不够充沛的时分，每只电池的容量都应该抑制。

其次，被锂电池壳体包裹起来的能量，一旦出现意外，消防员、灭火剂无法触及、力不从心，只能在发作事端时阻隔现场，任事端电池自行反应，能量燃尽为止。

当然，出于安全考虑，其时的锂电池现已规划了多重安全手段。拿圆柱电池为例。

安全阀，当电池内部反应超出正常规划，温度上升，并且伴随生成副反应气体，压力抵达规划值，安全阀自动敞开，泄掉压力。安全阀打开的一刻，电池完全失效。

热敏电阻，有的电芯配置热敏电阻，一旦出现过流，电阻在抵达某一个温度往后，阻值猛增，地点回路电流下降，阻止温度的进一步升高。

熔断器，电芯配备具有过流熔断功用的熔丝，一旦出现过流风险，电路断开，避免恶性事端的发作。

2 锂电池一起性问题

锂电池不能做成一大只，只好把许多小电芯组织起来，大家劲往一处使，精诚合作，也能带着电动汽车飞起。这时分，就需要面对一个问题，一起性。

为什么要一起

我们日常的经历是，两节干电池，正负极连接起来，手电筒就能发光，有谁管它一起不一起的工作。而锂电池的大规划应用，景象却并非如此简略。

锂电池参数的不一起主要是指容量、内阻、开路电压的不一起。不一起的电芯串并在一起运用，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议整个电池组的才干。

为了避免电池过充过放，电池处理系统的逻辑如此设置：放电时，当最低的单体电压抵达放电截止电压时，整个电池组中止放电；充电时，当最高单体电压触及充电截止电压时，中止充电。

拿两只电池串联举例。一只电池容量C，别的一只容量只有0.9C。串联联系，两只电池通过相同巨细的电流。

充电时，容量小的电池必定先充满，抵达充电截止条件，系统不再持续充电。放电时，容量小的电池也必定先放光悉数可用能量，系统立刻中止放电。

这样，容量小的电芯始终在满充满放，容量大的电芯却一贯运用部分容量。整个电池组的容量总有一部分处于搁置状况

（2）寿数损失，类似的，电池组的寿数，由寿数最短的那颗电芯决议。很大或许性，寿数最短的电芯，便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，很大或许最早抵达寿数的要点。一贯电芯寿数终结，一组焊接在一起的电芯，也就跟着与世长辞。

（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对比较多。电池温度过高，构成劣化速度加速，内阻又会进一步升高。内阻和温升，构成一对负反馈，使高内阻电芯加速劣化。

上面三个参数，并不完全独立，老化程度深的电芯内阻比较大，容量衰减也更多。分隔说明，仅仅想表述清楚它们各自的影响方向。

3 如何应对不一起性

电芯性能的不一起，都是在出产进程中构成，在运用进程中加深。同一个电池组内的电芯，弱者恒弱，且加速变弱。单体电芯之间参数的离散程度，跟着老化程度的加深而加大。

其时，工程师应对单体电芯不一起，主要从三个方面考虑。单体电池分选，成组后热处理，出现少量不一起时电池处理系统提供均衡功用。

3.1 分选

不同批次的电芯，理论上不放在一起运用。即便相同批次的电芯，也需要通过选择，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。

分选的意图，是把参数邻近的电芯选择出来。分选办法，被研讨了许多年，主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选择，选取目标参数，引进统计算法，设定选择标准，最终将同一批次的电芯区分成若干组。

动态选择，是针对电芯在充放电进程中体现出来的特性进行选择，有的选择恒流恒压充电进程，有的选取脉冲冲击充放电进程，有的对比自身的充电和放电曲线之间的联系。

动静结合分选，用静态选择做初步分组，在此基础上进行动态选择，这样区分出来的组别更多，选择准确性更高，但本钱也会相应上升。

这儿就小小体现了一把动力锂电池出产规划的重要性。大规划出货，使得厂家可以进行更精密的分选，得到性能更挨近的电池组。假如产量太小，分组过多，一个批次都无法配备一个电池包，再好的办法也无法发挥了。

3.2热处理

针对内阻不一起电芯，发生热量不相同问题。热处理系统的加入，可以调理整个电池组的温差，使之保持在一个较小的规划里。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距离，劣化水平就不会出现明显的距离。

3.3 均衡

电芯单体的不一起，某些电芯端电压，总是超前于其他电芯，最早抵达控制阈值，导致整个系统容量变小。为了处理这个问题，电池处理系统BMS规划了均衡功用。

某一颗电芯率先抵达充电截止电压，而其他众电芯电压明显滞后，BMS起动充电均衡功用，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，充电截止条件被免除，充电进程重新开始，电池包充入更多电量。

直到现在，电芯的不一起性，依然是行业界研讨的重要领域。电芯能量密度再高，遇到不一起性来搅局，电池包才干也会大打折扣。