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鋰動力電池電芯一致性

發布日期:(2021/1/9)   點擊次數:1049

鋰動力電池電芯的一致性是鋰動力電池的一個重要特征參數,但是一個相對概念。同一鋰動力電池模組內的多個鋰動力電池電芯的每一個特征參數,最好全部處在一個較小的范圍內,即標準的要求范圍內,可稱為鋰動力電池電芯的一致性好。鋰動力電池電芯在其生命周期內主要的一致性特性參數有:


1)容量一致性。按照目前鋰動力電池電芯的壽命衡量標準,鋰動力電池電芯可用容量和壽命緊密聯系在一起。鋰動力電池電芯容量作為鋰動力電池電芯分組初選的重要參數,是鋰動力電池電芯不一致最重要的參數之一。造成鋰動力電池電芯容量不一致的原因很多,并且多數都是制造過程的原因。由鋰動力電池電芯組成的鋰動力電池模組,其容量符合“木桶原理”,即最差的那只鋰動力電池電芯的容量決定整個鋰動力電池模組的充放電能力及壽命。

2)電壓一致性。鋰動力電池電芯在化成后,經歷同樣的充放電過程,并靜置足夠時間,在同樣的環境溫度下,當鋰動力電池電芯充電到相同SOC,測量其開路電壓,此時體現出來的電壓差,就是鋰動力電池電芯的電壓不一致性。


在鋰動力電池充放電過程中,電壓值是該鋰動力電池熱力學和動力學狀態的綜合反映,既受鋰動力電池生產過程中各工序工藝條件的影響,又受鋰動力電池充放電過程中電流、溫度、時間和使用過程中偶然因素的影響,因而鋰動力電池模組內各個鋰動力電池電芯的電壓值不可能完全一樣。鋰動力電池電芯的開路電壓符合正態分布,就是說,所有提高一致性的努力,只能改變參數的集中度。

3)內阻一致性。鋰動力電池電芯的內阻是其功率特性的重要表征,也是鋰動力電池電芯成組后電芯性能參數進一步離散化的原因之一。鋰動力電池電芯的內阻不一致可以造成溫升不一致,是引發其他參數進一步離散化的原因。不同內阻的鋰動力電池電芯,在流過相同的電流時,內阻大的鋰動力電池電芯發熱量相對比較多。鋰動力電池電芯溫升高,造成鋰動力電池電芯的劣化速度加快,導致內阻進一步升高,形成一負反饋,使高內阻的鋰動力電池電芯加速劣化。

4)壽命一致性,鋰動力電池電芯壽命一致性的另外一層含義是鋰動力電池失效時間一致,有研究表明,并不一定是容量最小的鋰動力電池電芯或者工作條件最惡略的鋰動力電池電芯最先達到壽命的終點。每只鋰動力電池電芯從出廠開始,其抗衰老的能力是存在差異。鋰動力電池模組的壽命是由壽命最短的那只鋰動力電池電芯決定的,在鋰動力電池模組中,容量小的鋰動力電池電芯每次都是滿充滿放,導致最先到達壽命的終點,對于鋰動力電池模組,一只鋰動力電池電芯壽命終結,鋰動力電池模組也就跟著壽終正寢。


5)溫度特性一致性。鋰動力電池電芯除了直接影響發熱的內阻因素外,其內部電化學物質制造過程中形成的不一致,對發熱量也會產生影響。每只鋰動力電池電芯在鋰動力電池模組中所處位置不同,造成其散熱條件的差異,最終也會導致鋰動力電池電芯溫升不一致。

鋰動力電池模組內的溫度分布對其性能與循環壽命是有影響的,平均溫度越低,溫度不均勻程度越高,鋰動力電池模組內的鋰動力電池電芯放電深度的不一致性越高。平均溫度越高,溫度不均勻程度越高,鋰動力電池模組的循環壽命越短。值得注意的是,不均勻的溫度分布會導致并聯支路間電流分配不均,從而惡化鋰動力電池電芯老化速率的一致性。



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