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锂电参数的不一致性对PACK有哪些危害?

时间:2024-02-24 来源: 浏览:

锂电参数的不一致性对PACK有哪些危害?

锂电产业通
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锂电池能量密度高,出于安全考虑一般体积不会设计太大,然而当若干单体电芯通过导电连接件串并联成一个电源,形成电池模组,这就需要面对一致性问题。
锂电池参数的不一致 通常包括容量、内阻、开路电压的不一致 ,电芯性能的不一致,在生产过程中形成,在使用过程中会进一步加重,同一电池组内的电芯,弱者恒弱,且加速变弱,并且单体电芯之间参数的离散程度 ,随着老化程度的加深而变大。
下文将介绍不一致的电芯串并在一起使用,会给电池PACK带来哪些危害以及该如何应对不一致问题。
锂电池不一致带来的危害
01
容量损失
电芯单体组成电池组,容量大小符合“木桶原理”, 最差的那颗电芯的容量决定整个电池组的能力 。为防止电池过充过放,电池管理系统会在放电时:当最低的单体电压达到放电截止电压时,整个电池组停止放电;在充电时:当最高单体电压触及充电截止电压时,停止充电。
并且将容量较小的电芯与容量较大的电芯串联使用时,容量小的电芯将始终在满充满放,容量大的电芯却一直使用部分容量, 从而导致整个电池组的容量总有一部分处于闲置状态
02
寿命损失
同理, 电池组的寿命也取决于寿命最短的那颗电芯 。很可能寿命最短的电芯,就是那颗容量小的电芯。小容量电芯,由于每次都是满充满放,因此很大可能最先到达寿命的终点。当焊接为一组的某个电芯寿命终结,一起的电芯也就跟着寿终正寝。
03
内阻增大
当相同的电流流过不同内阻的电芯时,内阻大的电芯发热量相对较多。这会导致电池温度过高,从而 加快劣化速度并进一步升高内阻 。内阻与温升之间形成一对负反馈 ,使高内阻电芯加速劣化。
上述三个参数并不完全独立,老化程度深的电芯内阻比较大,容量衰减也更多。虽然这些参数相互影响,但分开说明它们各自的影响方向,有助于更好地理解电芯不一致性的危害。
如何应对不一致性?
01
热管理
针对内阻不一致的电芯产生热量不同的问题,可以 通过热管理系统的加入 ,调节整个电池组的温差,使温差保持在较小的范围内。
这样即使生成热量较多的电芯依然温升偏高,但不会与其他电芯拉开差距,劣化水平就不会出现明显的差距。
02
分选
分选的目的是 通过挑选将不同参数与批次的电芯分开使用 ,即使是相同批次的电芯,也需经过筛选,把参数相对集中的电芯放在一个电池组、电池Pack里。
分选方法包括静态分选和动态分选两大类。
静态分选针对电芯的开路电压、内阻和容量等特性参数进行筛选,选取目标参数,引入统计算法,设定筛选标准,最后将同一批次的电芯区分成若干组;
动态筛选则是针对电芯在充放电过程中表现出来的特性进行筛选;
动静结合分选,用静态筛选做初步分组,在此基础上进行动态筛选,这样划分出来的组别更多,筛选准确性更高,但成本也会相应上升。
03
均衡
由于电芯单体的不一致,某些电芯端电压会超前于其他电芯,最先到达控制阈值,导致整个系统容量变小。电池管理系统BMS的均衡功能,可以很好的解决这个问题。
当某一颗电芯率先到达充电截止电压,而其余众电芯电压明显滞后时, BMS会启动充电均衡功能,或者接入电阻,放掉高电压电芯的部分电量,或者把能量转移走,放到低电压电芯上去。
以此解除充电截止条件,充电过程重新开始,电池包便能充入更多电量。
素材来源:正和铝业Trumony

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