一、不一致性分析

 （1）不一致性的定義

  鋰離子電池組的不一致性是指同一規(guī)格型號(hào)的單體電池組成電池組后，其電壓、容量、內(nèi)阻、壽命、溫度影響、自放電率等參數(shù)存在一定的差別。單體電池在制造出來后，初始性能本身存在一定差異。隨著電池的使用，這些性能差異不斷累積，同時(shí)由于各單體電池在電池組內(nèi)的使用環(huán)境不完全相同，也導(dǎo)致了單體電池的不一致性逐步放大，從而加速電池性能衰減，并最終引發(fā)電池組過早失效。

 (2)不一致性的表現(xiàn)

 鋰離子電池不一致性主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：電池單體性能參數(shù)(電池容量、內(nèi)阻和自放電率等)的差異和電池荷電狀態(tài)(SOC)的差異。

 (3)不一致性的成因

 鋰離子電池出現(xiàn)不一致性問題的原因很多，主要是在制造過程和使用過程中產(chǎn)生的。制造過程的每個(gè)環(huán)節(jié)例如配料時(shí)漿料的均勻度、涂布時(shí)面密度及表面張力的控制等都會(huì)造成單體電池性能的差異。

  二、提高電池一致性的方法

 （1）生產(chǎn)過程的控制

  生產(chǎn)過程的控制主要從原材料和生產(chǎn)工藝兩方面進(jìn)行。原材料方面盡量選取同一批次的原材料，保證原材料顆粒大小、性能的一致性。生產(chǎn)工藝上要對整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行嚴(yán)格的調(diào)控，例如保證漿料攪拌均勻、不長時(shí)間放置，控制涂布機(jī)的走速保證涂布的厚度、均勻度，極片外觀檢查、稱重分檔，控制注液量及化成、分容、儲(chǔ)存條件等。

 （2）配組過程的控制

  配組過程的控制主要是指對電池進(jìn)行分選，電池組采用統(tǒng)一規(guī)格、型號(hào)的電池，并且要對電池的電壓、容量、內(nèi)阻等進(jìn)行測定，保證電池初始性能的一致性。

 （3）使用和維護(hù)過程的控制

  對電池進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。配組時(shí)對電池進(jìn)行一致性篩選，可保證在電池組使用初期的一致性。在使用過程中如果想要了解電池的一致性，就需要對電池進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過實(shí)時(shí)監(jiān)控對極端參數(shù)電池進(jìn)行及時(shí)調(diào)整或更換，能夠保證電池組良性運(yùn)轉(zhuǎn)。

 （4）引入均衡管理系統(tǒng)。采用適當(dāng)?shù)木獠呗院途怆娐穼﹄姵剡M(jìn)行智能管理。目前常見的均衡策略包括基于外電壓的均衡策略、基于SOC的均衡策略和基于容量的均衡策略。而均衡電路按能量消耗方式可以分為被動(dòng)均衡和主動(dòng)均衡。其中主動(dòng)均衡能夠?qū)崿F(xiàn)電池間的無損能量流動(dòng)，是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。主動(dòng)均衡中常用的方法有電池旁路法、開關(guān)電容法、開關(guān)電感法、DC/DC變換法等。

 （5）對電池進(jìn)行熱管理。對電池進(jìn)行熱管理除了盡量將電池組的工作溫度保持在最優(yōu)的范圍之內(nèi)，還要盡量保證電池之間溫度條件的一致，從而有效的保證各電池之間的性能一致性。采用合理的控制策略。在輸出功率允許的情況下，盡量減小電池放電深度，同時(shí)，避免電池的過充電，可延長電池組的循環(huán)壽命。加強(qiáng)對電池組的維護(hù)。間隔一定時(shí)間對電池組進(jìn)行小電流維護(hù)性充電，還要注意清潔。

  三、鋰離子電池配組方法

 （1）電壓配組法

  電壓配組法可分為靜態(tài)電壓配組法和動(dòng)態(tài)電壓配組法。靜態(tài)電壓配組法又叫做空載配組法，不帶負(fù)載，只考慮電池本身，測量被篩選單體電池在靜置數(shù)十天后滿電荷狀態(tài)貯存的自放電率以及滿電荷狀態(tài)下不同貯存期內(nèi)電池的開路電壓，此方法操作最簡單，但不準(zhǔn)確。動(dòng)態(tài)電壓配組法考察帶負(fù)載時(shí)的電壓情況，但沒有考慮到負(fù)載變化等因素，因此也不準(zhǔn)確。

 （2）靜態(tài)容量配組法

  在設(shè)定的條件下對電池進(jìn)行充放電，由放電電流和放電時(shí)間來計(jì)算容量，按容量大小對電池進(jìn)行配組。這種方法簡便易行，但它只能反映電池在特定條件容量相同，不能說明電池的完整工作特性，有一定的局限性。

 （3）內(nèi)阻配組法

  主要考慮單體電池的內(nèi)阻，這種方法能夠?qū)崿F(xiàn)快速測量，但是因?yàn)殡姵氐膬?nèi)阻會(huì)隨放電過程的進(jìn)行而改變，要進(jìn)行內(nèi)阻的準(zhǔn)確測定有一定的難度。

 （4）多參數(shù)配組法

  同時(shí)考慮容量、內(nèi)阻、電壓、自放電率等多個(gè)外部條件對電池綜合評定，可以分選出一致性較好的電池組。但這種方法的前提是單參數(shù)分選時(shí)要準(zhǔn)確，同時(shí)耗時(shí)過長。

 （5）動(dòng)態(tài)特性配組法

  動(dòng)態(tài)特性配組法是利用電池的充放電特性曲線來分選電池進(jìn)行配組。充放電曲線能夠體現(xiàn)電池的大部分特性，利用動(dòng)態(tài)特性配組法能夠保證電池各種性能指標(biāo)的一致性。動(dòng)態(tài)特性配組法數(shù)據(jù)多，通常采用計(jì)算機(jī)程序配合實(shí)現(xiàn)。此外，這種方法電池的配組利用率降低，不利于電池組成本的降低。標(biāo)準(zhǔn)曲線或基準(zhǔn)曲線的確定也是其實(shí)施過程中的難點(diǎn)。

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