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浅谈锂离子电池组不一致性

发布时间: 2014-11-11 10:12:44    来源: 新能源Leander
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[摘要]由于同一类型、规格的电池在电压、内阻、容量等方面的参数值存在差别,使其在电动汽车上使用时,性能指标往往达不到单体电池的原有水平,严重影响其在电动汽车上的应用。本文通过对电池组内不一致性产生的原因进行深入分析,并总结了生产、配组、使用、维护等过程提出弥补不一致性的措施。

  改进举措

  1)生产过程措施 电池企业

  控制好各种原材料的一致性;

  浆料的流变性监测,不长时间搁置浆料,保证浆料在涂布时流变性是相同的;

  涂布参数监控,尤其是磷酸铁锂浆料,由于磷酸铁锂颗粒较细,浆料的加工性能差,在涂布时应注意减慢涂布机走速;

  浆料黏度的合理检测;

  对极片的外观检查;

  剔除有瑕疵的极片;

  极片称重;

  注液前后电池质量差比较;

  化成温度;

  湿度控制;

  制定各种原材料的标准,严格按照标准对原材料进行检验、储存;

  生产工艺的一致性调控;

  对生产工艺的一致性进行精细调控;

  工艺过程进行严格的统计过程控制(SPC);

  确保每个工艺在规定的公差范围内;

  确保过程能力指数,使其遵循正常的生产参数分布规律。

  2)配组过程的措施

  保证电池组采用统一规格、型号的电池,保证电池出厂质量尤其是初始电压的一致性,筛选条件:

  电压;

  内阻;

  电池化成数据;

  一致性评价方法有很多,目前最常使用的是极差系数法、标准差系数法和阈值法。

  很多电池厂家进行配组锂离子电池(电池性能一致性不高,优点是简单方便)的一般选配条件为:

  电池容量差:≤3%;

  内阻差≤5%;

  自放电率差≤5%;

  平均放电电压差≤5%。

  所谓聚类分析,利用设定时间间隔内由各个检测点构成电池充放电曲线的形状、距离、面积来进行科学分类,从而判定电池的一致性。

  在容量或电压阈值的基础上,对充放电曲线形状,曲线间的距离,曲线围取面积等进行计算,选取能体现曲线一致的参数进行判定。

  选配充放电过程中曲线较接近,相对距离较小,曲线围取的面积较小,组间差异较小的电芯进行配组,从而实现最优的一致配组。

  3)电池均衡管理 

  从电池管理系统角度,在电池组使用过程中检测单电池参数,尤其是电动汽车停驶或行驶过程中电压分布情况,掌握电池组中单电池不一致性发展规律,对极端参数电池进行及时调整或更换,以保证电池组参数不一致性不随使用时间而增大。

  避免电池过充电,尽量防止电池深放电。

  保证电池组良好的使用环境,尽量保证恒温,减小振动,保证水、尘土等污染电池极柱。

  同时从能量的管理和策略上,引入实用性电池组能量管理和均衡系统,制定合理的电池均衡策略,主动干预和降低电池的不一致性。

  我很喜欢这个P-Diagram,就是把因素列的太多了,很多权重看不出来。比如锂电池测量ASIC的工作电流和静态电流的通道之间的差异,一般估计没人在意。

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