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淺談鋰離子電池組不一致性

發布時間: 2014-11-11 10:12:44    來源: 新能源Leander
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[摘要]由于同一類型、規格的電池在電壓、內阻、容量等方面的參數值存在差別,使其在電動汽車上使用時,性能指標往往達不到單體電池的原有水平,嚴重影響其在電動汽車上的應用。本文通過對電池組內不一致性產生的原因進行深入分析,并總結了生產、配組、使用、維護等過程提出彌補不一致性的措施。

  改進舉措

  1)生產過程措施 電池企業

  控制好各種原材料的一致性;

  漿料的流變性監測,不長時間擱置漿料,保證漿料在涂布時流變性是相同的;

  涂布參數監控,尤其是磷酸鐵鋰漿料,由于磷酸鐵鋰顆粒較細,漿料的加工性能差,在涂布時應注意減慢涂布機走速;

  漿料黏度的合理檢測;

  對極片的外觀檢查;

  剔除有瑕疵的極片;

  極片稱重;

  注液前后電池質量差比較;

  化成溫度;

  濕度控制;

  制定各種原材料的標準,嚴格按照標準對原材料進行檢驗、儲存;

  生產工藝的一致性調控;

  對生產工藝的一致性進行精細調控;

  工藝過程進行嚴格的統計過程控制(SPC);

  確保每個工藝在規定的公差范圍內;

  確保過程能力指數,使其遵循正常的生產參數分布規律。

  2)配組過程的措施

  保證電池組采用統一規格、型號的電池,保證電池出廠質量尤其是初始電壓的一致性,篩選條件:

  電壓;

  內阻;

  電池化成數據;

  一致性評價方法有很多,目前最常使用的是極差系數法、標準差系數法和閾值法。

  很多電池廠家進行配組鋰離子電池(電池性能一致性不高,優點是簡單方便)的一般選配條件為:

  電池容量差:≤3%;

  內阻差≤5%;

  自放電率差≤5%;

  平均放電電壓差≤5%。

  所謂聚類分析,利用設定時間間隔內由各個檢測點構成電池充放電曲線的形狀、距離、面積來進行科學分類,從而判定電池的一致性。

  在容量或電壓閾值的基礎上,對充放電曲線形狀,曲線間的距離,曲線圍取面積等進行計算,選取能體現曲線一致的參數進行判定。

  選配充放電過程中曲線較接近,相對距離較小,曲線圍取的面積較小,組間差異較小的電芯進行配組,從而實現最優的一致配組。

  3)電池均衡管理 

  從電池管理系統角度,在電池組使用過程中檢測單電池參數,尤其是電動汽車停駛或行駛過程中電壓分布情況,掌握電池組中單電池不一致性發展規律,對極端參數電池進行及時調整或更換,以保證電池組參數不一致性不隨使用時間而增大。

  避免電池過充電,盡量防止電池深放電。

  保證電池組良好的使用環境,盡量保證恒溫,減小振動,保證水、塵土等污染電池極柱。

  同時從能量的管理和策略上,引入實用性電池組能量管理和均衡系統,制定合理的電池均衡策略,主動干預和降低電池的不一致性。

  我很喜歡這個P-Diagram,就是把因素列的太多了,很多權重看不出來。比如鋰電池測量ASIC的工作電流和靜態電流的通道之間的差異,一般估計沒人在意。

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