鋰電池一致性篩選指標(biāo),鋰電池一致性分選方法

來源：存能電氣  日期：2019-08-08 10:40  瀏覽量：次

　　鋰電池一致性篩選指標(biāo)，鋰電池一致性分選方法。作為三大關(guān)鍵技術(shù)之一，電池技術(shù)是限制我國電動(dòng)汽車發(fā)展的核心瓶頸。其中，一致性相關(guān)問題是影響電動(dòng)汽車用鋰離子電池性能、壽命、成本的關(guān)鍵問題。電池之間的不一致性會(huì)導(dǎo)致在整車應(yīng)用中電池系統(tǒng)性能遠(yuǎn)劣于單體性能，嚴(yán)重降低整體電池組的使用壽命。本文就根據(jù)鋰電池一致性的問題，來解答鋰電池一致性篩選指標(biāo)和分選方法。

　　鋰電池一致性篩選指標(biāo)

　　1、容量一致

　　容量有額定容量和實(shí)際容量之分。電池的額定容量，是指設(shè)計(jì)與制造電池時(shí)規(guī)定或保證電池在一定的放電條件下，應(yīng)該放出最低限度的電量；電池的實(shí)際容量，是指電池在一定的放電條件下所放出的實(shí)際電量，主要受放電倍率和溫度的影響。額定容量是指電池的標(biāo)稱容量。分容時(shí)，電池在環(huán)境溫度為25±5℃條件下，以3h率電流放電至終止電壓，電流值和放電時(shí)間數(shù)據(jù)的乘積計(jì)算出額定容量。同一組鋰電池組中，將單體電池的額定容量差控制在一定范圍內(nèi)。

　　2、內(nèi)阻一致

　　一般分為交流內(nèi)阻和直流內(nèi)阻，日常測量的是交流內(nèi)阻，內(nèi)阻主要由電極材料、電解液、隔膜電阻及各部分零件的接觸電阻組成，與電池的尺寸、結(jié)構(gòu)、裝配等有關(guān)。正常情況下，內(nèi)阻小的電池的大電流放電能力強(qiáng)，內(nèi)阻大的電池放電能力弱。電阻內(nèi)阻大，會(huì)產(chǎn)生大量的焦耳熱，從而引起電池內(nèi)部溫度升高，導(dǎo)致電池放電工作電壓降低，放電時(shí)間縮短，對電池性能、壽命等造成嚴(yán)重影響，內(nèi)阻的單位為Ω。電池在25±5℃下，用交流內(nèi)阻測試儀測量其交流阻抗，交流內(nèi)阻測試儀測試頻率為1kHz。同一組電池組中，將鋰電池的內(nèi)阻控制在一定范圍內(nèi)。

　　3、恒流比一致

　　恒流比是指單體充電時(shí)恒電流充入的電量與恒電流、恒電壓充入的總電量之比，恒流比越高電池性能越好。分容時(shí)，蓄電池在25±5℃下以3h率電流恒流放電至規(guī)定電壓，再以3h率電流恒流充電至規(guī)定電壓，以此電壓恒電壓充電，至充電停止?？捎?jì)算恒電流充入的電量與恒電流、恒電壓充入的總電量之比。同一組鋰電池組中，單體電池選用統(tǒng)一個(gè)恒流比檔次。

　　4、放電平臺(tái)一致

　　放電平臺(tái)是電池放電曲線的一個(gè)特征，即電池充滿電后，以3h率電流放電至規(guī)定電壓的時(shí)間。放電平臺(tái)越高，電池性能越好。分容時(shí)，蓄電池在25±5℃下，以3h率電流恒流充電至恒壓充電電壓，轉(zhuǎn)恒壓充電至充電停止。以3h率電流放電，直到放電終止。記錄電壓下降至規(guī)定電壓的時(shí)間。同一組鋰電池組中，單體電池需用同一個(gè)放電平臺(tái)檔次。

　　5、電壓一致

　　電池電壓是指電池正負(fù)極之間電位差，電壓分開路電壓和工作電壓，開路電壓指電池在未進(jìn)行充放電的狀態(tài)下，電池兩極之間的電位差。如果電池正、負(fù)極的材料完全一樣，那么不管電池體積有多大，幾何結(jié)構(gòu)如何變化，其開路電壓都一樣。工作電壓指電池在充放電時(shí)，電池兩極之間的電位差，充電電壓高于開路電壓，放電電壓低于開路電壓。同等條件下，放電電壓越高，電池性能越好。電壓受電池帶電量、溫度等條件影響，電壓單位為“伏(V)”。同一組電池組中，將單體電池的電壓控制在一定壓差范圍內(nèi)。

　　6、電池批次

　　批次一致，是指使用同一批次材料、同一工藝、同一設(shè)備、同一時(shí)間生產(chǎn)的同型號(hào)鋰電池的電性能基本一致。同一組電池組選用同一個(gè)批次電池，如果一個(gè)批次數(shù)量不夠，則選用同一工藝制程的相鄰批次電池。

　　鋰電池一致性分選方法

　　在既有的生產(chǎn)能力和工藝水平下，解決鋰電池一致性問題常見的有三條路，一是合理分選，把性能參數(shù)相近的電芯放在一個(gè)電池包里使用，盡力是電芯初始狀態(tài)一致；二是提高熱管理水平，為電池提供更適宜且更均勻的工作環(huán)境溫度，避免初始的不一致進(jìn)一步惡化；三是提高電池管理系統(tǒng)全面監(jiān)控的能力和均衡能力，力求改善已經(jīng)發(fā)生的不一致情況。

　　●靜態(tài)分選

　　傳統(tǒng)上，應(yīng)用較多的是靜態(tài)分選。靜態(tài)，是指電芯參數(shù)與工作狀態(tài)無關(guān)。通常，被用來做靜態(tài)分選的參數(shù)包括電池的容量，開路電壓和內(nèi)阻等。

　　在很長一段時(shí)間里，靜態(tài)分選都是鋰電池行業(yè)的主要分選方式。但靜態(tài)分選無法反應(yīng)電池工作過程中的參數(shù)特點(diǎn)。電化學(xué)反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過程，簡單的用電池的幾個(gè)靜態(tài)參數(shù)，無法準(zhǔn)確概括電芯的未來特性。

　　●動(dòng)態(tài)分選

　　動(dòng)態(tài)分選，是基于電池充放電等工作過程中，電芯參數(shù)有所不同進(jìn)行分組的工作方法。

　　一類方法是把電芯恒流充放電作為研究過程。另一類，是把恒流恒壓充電過程作為研究過程。還有一類，考慮電動(dòng)汽車實(shí)際運(yùn)行中可能遇到的脈沖電流情況，認(rèn)為電流的大小會(huì)極大的影響電芯的極化狀態(tài)。因而在前面恒流恒壓充電曲線的分組基礎(chǔ)上繼續(xù)細(xì)化分組，給電芯加載脈沖電流，把電芯端電壓作為分組依據(jù)。

　　鋰電池因其高能量密度和長循環(huán)壽命而得到廣泛應(yīng)用。然而當(dāng)多個(gè)電池通過串聯(lián)或者并聯(lián)成組時(shí)，電池組往往存在容量衰減過快、壽命較短的問題，這是由于電池單體之間的非一致性而造成的。如何利用簡單、可靠的分選方法，篩選出性能盡可能一致的電池用來成組，對鋰電池在大規(guī)模儲(chǔ)能中的推廣應(yīng)用具有重要的科學(xué)與實(shí)踐意義。