锂电池成组不一致性优化方法分析

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锂离子电池材料

锂离子电池的正极材料有三元材料、磷酸铁锂、钴酸锂和锰酸锂等,负极材料有石墨、硅和钛酸锂等。同批次原材料对电池性能的一致性十分重要,在生产过程中,要对原材料的粒径分布、比表面积和杂质含量等参数进行严格的控制,保证原材料的批次一致性。

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锂离子电池生产工艺

电池的生产工艺由多个工序组成,每个工序过程都可能会影响电池的一致性。生产单体性能要一致,必须对每一个工序进行合理的设计和管控,使之平行重复。根据电池的性能要求设计电池生产工序,分析原材料、电极和电解液等参数对电池一致性的影响,从而合理控制各个工序参数的阈值。生产线减少人为干预,实现自动化也能提高电池的一致性。

2分选制度

为了降低初始状态差异对电池组的不利影响,通常要对单体电池进行筛选,将状态参数较为一致的电池组合在一起。电池成组方法重要有单参数配组法、多参数配组法和动态特性曲线配组法。动态特性曲线配组法通过比较同一倍率下不同电池间充放电曲线的差异,能够很好地反映电池特性,分选效果理想。

3电池组外电路

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电池串并联方式

电池组的连接方式影响电池一致性。目前有两种较好的连接方式:先并联两个相同的电池为一个模块,再将模块串联起来(PSB);先串联两个不同的电池为一个模块,再将模块并联起来(SPA)。

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电池管理系统

为了提高电池的性能和使用寿命要对单体电池进行管理和维护。电池管理系统是电池系统正常运行的重要保障,重要任务是保证电池组的性能,防止电池损坏,防止安全事故,使电池在适宜的区域内工作,延长寿命。BMS由传感器、执行器、控制器和信号线等部分组成,重要功能有:数据采集、状态估计、充放电控制、均衡充电、热量管理、安全管理和数据通信等。

虽然电池管理技术已经被广泛运用,但还要继续完善,尤其是在SOC的估算和数据采集精确度、均衡电路、电池快充等方面。由于不同类型的电池特性具有差异,适用于所有电池的BMS是目前的重要研究方向。