鉅大LARGE | 點擊量:3380次 | 2018年05月13日
影響動力鋰電池一致性的因素是什么?
鋰離子電池一致性是指:用于成組的單體電池的初期性能指標的一致,包括:容量、阻抗、電極的電氣特性、電氣連接、溫度特性、衰變速度等。以上因數(shù)的不一致,將直接影響運行中輸出電參數(shù)的差異。
鋰離子電池目前在新能源汽車、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域中大規(guī)模應(yīng)用情況在逐年增加,但目前電池參數(shù)的不一致性是影響電池組使用壽命的關(guān)鍵因素,雖然熱管理水平的提升在某種程度上保證了電池組的安全運行,但對于提升電池的一致性水平仍然是大規(guī)模使用鋰電池的重要技術(shù)影響因素。
通過對一個10串10并電池組的模擬,闡明了電池組內(nèi)的溫度分布對其性能與循環(huán)壽命的影響。平均溫度越低,溫度不均勻程度越高,電池組內(nèi)單電池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,電池組循環(huán)壽命越短。值得注意的是,不均勻的溫度分布會導(dǎo)致并聯(lián)支路間電流分配不均,從而惡化單電池老化速率的一致性。
鋰離子電池組的不一致性或電池組的離散現(xiàn)象就是指同一規(guī)格型號的單體蓄電池組成電池組后,其電壓、荷電量、容量、衰退率、內(nèi)阻及其隨時間變化率、壽命、溫度影響、自放電率及其隨時間變化率。
單體電池在制造出來后,本身存在一定性能差異。初始的不一致度隨著電池在使用過程中連續(xù)的充放電循環(huán)而累計,導(dǎo)致各單體電池狀態(tài)(SOC、電壓等)產(chǎn)生更大的差異;電池組內(nèi)的使用環(huán)境對于各單體電池也不盡相同。這就導(dǎo)致了單體電池的不一致度在使用過程中逐步放大,從而在某些情況下使某些單體電池性能加速衰減,并最終引發(fā)電池組過早失效。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
不一致性原因從時間順序劃分,電池組中單體電池的不一致性主要體現(xiàn)在兩方面:制造過程中工藝上的問題和材質(zhì)的不均勻,使得電池極板活性物質(zhì)的活化程度和厚度、微孔率、連條、隔板等存在很微小的差別,從而產(chǎn)生內(nèi)部結(jié)構(gòu)和材質(zhì)上的不完全一致性;裝車使用時,電池組中各個電池的電解液密度、溫度和通風(fēng)條件、自放電程度及充放電過程等差別的影響。
同一批次出廠的同一型號電池的容量、內(nèi)阻和自放電的差異性原因分析針對這些不一致產(chǎn)生的原因,是否可以通過某些措施完全消除電池組內(nèi)的不一致:很多人認為電池不一致是生產(chǎn)工藝的問題,也有人認為是配組過程的問題,通過SPC等過程控制措施就可以完全消除電池的不一致。
但是實踐證明,即使嚴格控制配料、活漿、涂布、裁剪、輥壓等工藝過程,只是縮小批量產(chǎn)品之間的標準差,而不能消除不一致性。若影響某一隨機變量的隨機因素很多,且其中每個因素的影響?yīng)氉远疾荒芷饹Q定性作用,這些因素的影響又可疊加,則該隨機變量服從正態(tài)分布,特性的參數(shù)有標準差σ和均值μ。