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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。

1.电池不一致性的因素
锂离子电池组的不一致性或电池组的离散现象就是指同一规格型号的单体蓄电池组成电池组后不一致性, 其包含一下因素:
电压;
荷电量;
容量;
衰退率;
内阻及其随时间变化率;
寿命;
温度影响;
自放电率及其随时间变化率;
单体电池在制造出来后,本身存在一定性能差异。
初始的不一致度随着电池在使用过程中连续的充放电循环而累计,导致各单体电池状态(SOC、电压等)产生更大的差异;电池组内的使用环境对于各单体电池也不尽相同。
这就导致了单体电池的不一致性在使用过程中逐步放大,从而在某些情况下使某些单体电池性能加速衰减,并最终引发电池组过早失效。
2.电池不一致性的原因
从时间顺序划分,电池组中单体电池的不一致性主要体现在两方面:
①制造过程中,工艺上的问题和材质的不均匀,使得电池极板活性物质的活化程度和厚度、微孔率、连条、隔板等存在很微小的差别
=>内部结构和材质上的不完全一致性。

②装车使用时,电池组中各个电池的电解液密度、温度和通风条件、自放电程度及充放电过程等差别的影响。
=>同一批次出厂的同一型号电池的容量、内阻和自放电的差异性。

图 锂电池电池容量与放电平台理解示意图
3.动力电池的不一致性带来的影响
(1)内阻不一致的影响
由于内阻的不一致串联电池组放电过程中内阻大的电池能耗更高,产生大量的热量,局部温度持续升高会导致电池变形甚至爆炸的严重后果。充电过程中,内阻大的电池提前达到允许电压限值不得不在未充满电时即中止。并联电池组充放电程中由于内阻不同,单体电池分配的充放电电流不同,相应的充放电容量有的不相同,进而影响电池组的能量特性和寿命。

图 电池内阻测试仪
(2)电压不一致的影响
由于单体电池的电压不一致,在串联电池组中,会发生电池间的互充电,造成能量损耗,达不到预期的能量输出。电池的充放电都受终止电压限值,在串联电池组中,由于电压不一致,充电过程中,电压大的单体电池提前达到充电终止电压,为了避免过充电,整个电池组充电终止,充电性能下降。同样,放电过程中,电压小的单体电池提前达到放电终止电压,使用中的电池组的放电性能因而受到影响。

(3)容量不一致的影响
同一规格的电池有相同的最佳放电率,由于容量的不一致,不同电池的最佳放电电流就不同,放电深度也不同,而充电过程中,容量小的电池将提前充满电,为使电池组中其他电池充满电,小容量的电池必将过充电,充电后期充电电压偏高,甚至超出电池电压最高限,形成安全隐患,影响整个电池组的充电过程。


