锂离子电池不一致如何配组

大家好，小科来为大家解答以上问题。锂离子电池不一致如何配组这个很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

1、当用作电动汽车的电源时，单一的锂离子电池无法满足高功率、大容量的要求，需要将锂离子电池串并联使用。

2、但单体电池之间的不一致往往会导致循环过程中容量衰减过快、电池组寿命短等问题。

3、尽可能选择性能相同的电池进行分组，对锂离子电池在动力电池中的推广应用具有重要意义。

4、本文分析了锂离子电池不一致性的表现和原因，总结了提高锂离子电池一致性的方法，并对现有的匹配方案进行了总结。

5、一.不一致分析

6、1.1不一致的定义

7、锂离子电池组不一致是指同一规格型号的单体电池在电压、容量、内阻、寿命、温度影响、自放电率等参数上存在一定的差异。

8、单体电池制造出来后，初期性能本身就有一些差异。

9、随着电池的使用，这些性能差异不断积累。同时，由于电池组中单个电池的使用环境不同，单个电池的不一致性逐渐放大，从而加速电池的性能退化，最终导致电池组过早失效。

10、1.2不一致的性能

11、锂离子电池不一致性主要表现在两个方面：电池性能参数(电池容量、内阻和自放电率等)的差异。)和电池荷电状态(SOC)的差异。

12、戴海峰等发现，电池电芯间容量的差异分布接近威尔分布，而内阻的离散程度比容量更明显，同一批次电池的内阻一般满足正态分布规律，自放电率也呈现近似正态分布。

13、SOC代表电池的荷电状态，即剩余容量与电池额定容量的比值。德景认为，由于电池的不一致性，电池的容量衰减速率不同，导致电池之间最大可用容量的差异。

14、小容量电池的SOC变化率比大容量电池快，充放电时更快达到截止电压。

15、1.3不一致的原因

16、锂离子电池不一致的原因有很多，主要是制造工艺和使用工艺。

17、制造过程中的每一个环节，比如配料时浆料的均匀性，涂布时面密度和表面张力的控制等。会造成单个电池的性能差异。

18、罗宇等研究了锂离子电池制造工艺对电池一致性的影响，重点研究了水基粘结剂体系制造工艺对电池一致性的影响。

19、在电池的使用过程中，谢娇等人认为连接方式、结构件/器件、工作条件、环境都会影响电池组的一致性。

20、因为各个连接点消耗的能量不一致，各个部件或结构的性能和老化速度也不一致，所以对电池的影响也不一致。

21、另外，由于电池中每个单体电池的位置、温度、性能衰减不同，会放大单体电池的不一致性。

22、第二，提高电池一致性的方法

23、2.1生产过程的控制

24、生产过程的控制主要从原材料和生产工艺两个方面进行。

25、在原料方面，尽量选用同一批次的原料，保证原料粒度和性能的一致性。

26、在生产过程中，要对整个生产过程进行严格的规范，如保证浆料搅拌均匀并保持较长时间，控制涂布机的速度以保证涂层的厚度和均匀性，检查极片的外观，称重分级，控制注液量，化成，分容和贮存条件等。

27、通过对锂离子电池制备技术的研究，罗宇确定了对锂离子电池一致性影响较大的关键技术，主要包括批量搅拌、涂布、卷绕/层压、注液和化成，并对其进行了深入研究

28、徐海涛等人通过研究发现，单体电池的电压差是影响电池充放电末期单体电池一致性的重要因素，而单体电池的内阻差是原因。

29、王琳霞等通过对锂离子串并联组合电池中单体电芯的不一致性研究，分析并联电池组中的主要影响因素DCR对电池组造成的影响程度和串联电池组的主要影响因素容量对电池组造成的影响程度，为组合电池包提供必要的依据。

30、陈萍等通过放电倍率对电池配组一致性的影响研究发现随着放电倍率的增大，电池的不一致性得到了放大，达到剔除不良电池的效果。

2.3 使用和维护过程的控制

对电池进行实时监控。

33、配组时对电池进行一致性筛选，可保证在电池组使用初期的一致性。

34、在使用过程中对电池进行实时监控，可实时观察到使用过程中的一致性问题，但由于当一致性差时，监测电路会切断充放电电路，因而性能会降低。

35、必须找到二者之间的平衡点。

36、也可以通过实时监控对极端参数电池进行及时调整或者更换，保证电池组的不一致性不会随时间而扩大。

对电池进行热管理。

38、对电池进行热管理除了尽量将电池组的工作温度保持在最优的范 围之内，还要尽量保证电池之间温度条件的一致，从而有效的保证各电池之间的性能一致性。

39、采用合理的控制策略。

40、在输出功率允许的情况下，尽量减小电池放电深度，同时，避免电池的过充电，可延长电池组的循环寿命。

41、加强对电池组的维护。

42、间隔一定时间对电池组进行小电流维护性充电，还要注意清洁。

三、动力锂离子电池配组方法

3.1 电压配组法

电压配组法可分为静态电压配组法和动态电压配组法。

46、静态电压配组法又叫做空载配组法，不带负载，只考虑电池本身，测量被筛选单体电池在静置数十天后满电荷状态贮存的自放电率以及满电荷状态下不同贮存期内电池的开路电压，此方法操作最简单，但不准确。

47、动态电压配组法考察带负载时的电压情况，但没有考虑到负载变化等因素，因此也不准确 。

3.2 静态容量配组法

在设定的条件下对电池进行充放电，由放电电流和放电时间来计算容量，按容量大小对电池进行配组。

50、这种方法简便易行，但它只能反映电池在特定条件容量相同，不能说明电池的完整工作特性，有一定的局限性。

3.3 内阻配组法

主要考虑单体电池的内阻，这种方法能够实现快速测量，但是因为电池的内阻会随放电过程的进行而改变，要进行内阻的准确测定有一定的难度。

3.4 多参数配组法

同时考虑容量、内阻、电压、自放电率等多个外部条件对电池综合评定，可以分选出一致性较好的电池组。

55、但这种方法的前提是单参数分选时要准确，同时耗时过长。

3.5 动态特性配组法

动态特性配组法是利用电池的充放电特性曲线来分选电池进行配组。

58、充放电曲线能够体现电池的大部分特性，利用动态特性配组法能够保证电池各种性能指标的一致性。

59、动态特性配组法数据多，通常采用计算机程序配合实现。

60、此外，这种方法电池的配组利用率降低，不利于电池组成本的降低。

61、标准曲线或基准曲线的确定也是其实施过程中的难点。

四、结论

（1）引起电池不一致性的原因主要在电池的制造和使用两方面。

（2）提高电池一致性的措施主要有以下三方面：从原材料和生产工艺两方面对生产过程进行的严格控制；采用更科学的分选办法，尽可能选择初始性能一致的电池进行配组；在电池使用和维护过程中，对电池进行实时监控，引入均衡管理系统，采用合理的控制策略，对电池进行热管理，同时还要加强对电池组的维护。

（3） 电池配组时，单参数配组法由于考虑的因素太少，不具有实际应用价值。

66、多参数配组法和动态特性配组法相对较全面，另外电化学抗谱法等方法也取得了一定进展。

审核编辑 ：李倩

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