鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:798次 | 2020年11月24日
怎么應(yīng)對鋰離子電池不一致性
電芯性能的不一致,都是在生產(chǎn)過程中形成,在使用過程中加深。同一個電池組內(nèi)的電芯,弱者恒弱,且加速變?nèi)?。單體電芯之間參數(shù)的離散程度,隨著老化程度的加深而加大。
當(dāng)前,工程師應(yīng)對單體電芯不一致,重要從三個方面考慮。單體電池分選,成組后熱管理,出現(xiàn)少量不一致時電池管理系統(tǒng)供應(yīng)均衡功能。
3.1分選
不同批次的電芯,理論上不放在一起使用。即使相同批次的電芯,也要經(jīng)過篩選,把參數(shù)相對集中的電芯放在一個電池組里,同一個電池包里。
分選的目的,是把參數(shù)相近的電芯選擇出來。分選方法,被研究了很多年,重要分靜態(tài)分選和動態(tài)分選兩大類。
靜態(tài)分選,針對電芯的開路電壓,內(nèi)阻,容量等特性參數(shù)進(jìn)行篩選,選取目標(biāo)參數(shù),引入統(tǒng)計算法,設(shè)定篩選標(biāo)準(zhǔn),最后將同一批次的電芯區(qū)分成若干組。
動態(tài)篩選,是針對電芯在充放電過程中表現(xiàn)出來的特性進(jìn)行篩選,有的選擇恒流恒壓充電過程,有的選取脈沖沖擊充放電過程,有的比較自身的充電和放電曲線之間的關(guān)系。
動靜結(jié)合分選,用靜態(tài)篩選做初步分組,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行動態(tài)篩選,這樣劃分出來的組別更多,篩選準(zhǔn)確性更高,但成本也會相應(yīng)上升。
這里就小小體現(xiàn)了一把動力鋰離子電池生產(chǎn)規(guī)模的重要性。大規(guī)模出貨,使得廠家可以進(jìn)行更精細(xì)的分選,得到性能更接近的電池組。假如產(chǎn)量太小,分組過多,一個批次都無法裝備一個電池包,再好的方法也無法施展了。
3.2熱管理
針對內(nèi)阻不一致電芯,出現(xiàn)熱量不相同問題。熱管理系統(tǒng)的加入,可以調(diào)節(jié)整個電池組的溫差,使之保持在一個較小的范圍里。生成熱量較多的電芯,依然溫升偏高,但不會與其他電芯拉開差距,劣化水平就不會出現(xiàn)明顯的差距。
3.3均衡
電芯單體的不一致,某些電芯端電壓,總是超前于其他電芯,最先到達(dá)控制閾值,導(dǎo)致整個系統(tǒng)容量變小。為了解決這個問題,電池管理系統(tǒng)BMS設(shè)計了均衡功能。
某一顆電芯率先到達(dá)充電截止電壓,而其余眾電芯電壓明顯滯后,BMS起動充電均衡功能,或者接入電阻,放掉高電壓電芯的部分電量,或者把能量轉(zhuǎn)移走,放到低電壓電芯上去。這樣,充電截止條件被解除,充電過程重新開始,電池包充入更多電量。
直到現(xiàn)在,電芯的不一致性,仍然是行業(yè)內(nèi)研究的重要領(lǐng)域。電芯能量密度再高,遇到不一致性來攪局,電池包能力也會大打折扣。