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同一批次出厂的同一型号电池的容量、内阻和自放电为何会有差异?

钜大LARGE  |  点击量:82次  |  2021年04月07日  

摘要
针对这些不一致产生的原因,是否可以通过某些措施完全消除电池组内的不一致:很多人认为电池不一致是生产工艺的问题,也有人认为是配组过程的问题,通过SPC等过程控制措施就可以完全消除电池的不一致。但是实践证

针对这些不一致出现的原因,是否可以通过某些措施完全消除电池组内的不一致:很多人认为电池不一致是生产工艺的问题,也有人认为是配组过程的问题,通过SPC等过程控制措施就可以完全消除电池的不一致。但是实践证明,即使严格控制配料、活浆、涂布、裁剪、辊压等工艺过程,只是缩小批量产品之间的标准差,而不能消除不一致性。若影响某一随机变量的随机因素很多,且其中每个因素的影响独自都不能起决定性用途,这些因素的影响又可叠加,则该随机变量服从正态分布,特性的参数有标准差σ和均值μ。电池充放电过程的电压值是该电池热力学和动力学状态的综合反映,既受电池生产过程中各工序工艺条件的影响,又受电池充放电过程中电流、温度、时间和使用过程中偶然因素的影响因而电池组内各个电池的电压值不可能完全相同。


改进举措


1.生产过程措施电池公司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。结合聚类分析,利用设按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。防止电池过充电,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。


4.电池热管理电池使用过程中,内阻、电池布置方式等因素的差异,会在充放电过程出现自身温度和环境温度的差异,这样会直接导致其输出性能的差异。电池热管理用途是将电池组的工作温度保持在电池最优的工作温度范围之内。保证电池之间温度条件的一致,从而确保电池使用参数的一致性。(电池在不同温度状态的寿命不同,温度每升高10℃其退化速度就新增一倍)


5.控制策略在能量管理方面,输出功率允许的情况下,尽量减小电池放电深度。锂离子电池在深度放电条件下的一致性变差,电池组的寿命也会减少。尽量防止电池深放电的同时,防止电池的过充电。系统内具备了均衡电路后可以防止个别电池的过充电,适当降低充电终止电压,可延长电池组的循环寿命。


6.其他使用过程日常维护过程中,对测量中容量偏低电池进行单独维护性充电,使其性能恢复。间隔一按时间对电池组进行小电流维护性充电,促进电池组自身的均衡和性能恢复。使用环境方面,保证电池组良好的使用环境一致,减小振动,防止水、尘土等污染电池极柱。此项内容,一般很难运用在车上,要用的也要电池系统和整车控制器来实现。


提高蓄电池的一致性是一个系统工程,要电池的设计、生产、质量控制、应用、维护等多方面共同考虑。


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