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淺談鋰離子電池組不一致性

發(fā)布時(shí)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(guī)格的電池在電壓、內(nèi)阻、容量等方面的參數(shù)值存在差別,使其在電動(dòng)汽車上使用時(shí),性能指標(biāo)往往達(dá)不到單體電池的原有水平,嚴(yán)重影響其在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用。本文通過對(duì)電池組內(nèi)不一致性產(chǎn)生的原因進(jìn)行深入分析,并總結(jié)了生產(chǎn)、配組、使用、維護(hù)等過程提出彌補(bǔ)不一致性的措施。

  改進(jìn)舉措

  1)生產(chǎn)過程措施 電池企業(yè)

  控制好各種原材料的一致性;

  漿料的流變性監(jiān)測(cè),不長(zhǎng)時(shí)間擱置漿料,保證漿料在涂布時(shí)流變性是相同的;

  涂布參數(shù)監(jiān)控,尤其是磷酸鐵鋰漿料,由于磷酸鐵鋰顆粒較細(xì),漿料的加工性能差,在涂布時(shí)應(yīng)注意減慢涂布機(jī)走速;

  漿料黏度的合理檢測(cè);

  對(duì)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(zhì)量差比較;

  化成溫度;

  濕度控制;

  制定各種原材料的標(biāo)準(zhǔn),嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)對(duì)原材料進(jìn)行檢驗(yàn)、儲(chǔ)存;

  生產(chǎn)工藝的一致性調(diào)控;

  對(duì)生產(chǎn)工藝的一致性進(jìn)行精細(xì)調(diào)控;

  工藝過程進(jìn)行嚴(yán)格的統(tǒng)計(jì)過程控制(SPC);

  確保每個(gè)工藝在規(guī)定的公差范圍內(nèi);

  確保過程能力指數(shù),使其遵循正常的生產(chǎn)參數(shù)分布規(guī)律。

  2)配組過程的措施

  保證電池組采用統(tǒng)一規(guī)格、型號(hào)的電池,保證電池出廠質(zhì)量尤其是初始電壓的一致性,篩選條件:

  電壓;

  內(nèi)阻;

  電池化成數(shù)據(jù);

  一致性評(píng)價(jià)方法有很多,目前最常使用的是極差系數(shù)法、標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)法和閾值法。

  很多電池廠家進(jìn)行配組鋰離子電池(電池性能一致性不高,優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單方便)的一般選配條件為:

  電池容量差:≤3%;

  內(nèi)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(shè)定時(shí)間間隔內(nèi)由各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)構(gòu)成電池充放電曲線的形狀、距離、面積來進(jìn)行科學(xué)分類,從而判定電池的一致性。

  在容量或電壓閾值的基礎(chǔ)上,對(duì)充放電曲線形狀,曲線間的距離,曲線圍取面積等進(jìn)行計(jì)算,選取能體現(xiàn)曲線一致的參數(shù)進(jìn)行判定。

  選配充放電過程中曲線較接近,相對(duì)距離較小,曲線圍取的面積較小,組間差異較小的電芯進(jìn)行配組,從而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的一致配組。

  3)電池均衡管理 

  從電池管理系統(tǒng)角度,在電池組使用過程中檢測(cè)單電池參數(shù),尤其是電動(dòng)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(fā)展規(guī)律,對(duì)極端參數(shù)電池進(jìn)行及時(shí)調(diào)整或更換,以保證電池組參數(shù)不一致性不隨使用時(shí)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(huán)境,盡量保證恒溫,減小振動(dòng),保證水、塵土等污染電池極柱。

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

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

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