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有關鋰離子電池一致性問題以及應對方法詳解

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年11月05日  

首先,單只能量過高的鋰離子電池,遇到意外,引發熱失控,電池內部急劇反響,短時間內,過多的能量無處開釋,是十分風險的。尤其在安全技能,管控才能發展還不行充分的時候,每只電池的容量都應該克制。


其次,被鋰離子電池殼體包裹起來的能量,一旦呈現意外,消防員、滅火劑無法觸及、力不從心,只能在發作事端時隔離現場,任事端電池自行反響,能量燃盡停止。


當然,出于安全考慮,當時的鋰離子電池已經規劃了多重安全手法。拿圓柱電池為例。


安全閥,當電池內部反響超出正常規模,溫度上升,并且伴隨生成副反響氣體,壓力到達規劃值,安全閥主動開啟,泄掉壓力。安全閥翻開的一刻,電池徹底失效。


熱敏電阻,有的電芯配備熱敏電阻,一旦呈現過流,電阻在到達某一個溫度以后,阻值猛增,所在回路電流下降,阻撓溫度的進一步升高。


熔斷器,電芯配備具有過流熔斷功用的熔絲,一旦呈現過流風險,電路斷開,防止惡性事端的發作。


鋰離子電池共同性問題的探討以及應對辦法


鋰離子電池共同性問題


鋰離子電池不能做成一大只,只好把很多小電芯組織起來,咱們勁往一處使,精誠合作,也能帶著電動汽車飛起。這時候,就要面對一個問題,共同性。


咱們日常的經歷是,兩節干電池,正負極連接起來,手電筒就能發光,有誰管它共同不共同的工作。而鋰離子電池的大規模應用,情形卻并非如此簡略。


鋰離子電池參數的不共同首要是指容量、內阻、開路電壓的不共同。不共同的電芯串并在一起運用,會呈現如下問題。


1)容量丟失,電芯單體組成電池組,容量符合木桶原理,最差的那顆電芯的容量決定整個電池組的才能。


為了防止電池過充過放,電池辦理體系的邏輯如此設置:放電時,當最低的單體電壓到達放電截止電壓時,整個電池組停止放電;充電時,當最高單體電壓觸及充電截止電壓時,停止充電。


拿兩只電池串聯舉例。一只電池容量1C,另外一只容量只要0.9C。串聯關系,兩只電池通過同樣巨細的電流。


充電時,容量小的電池必定先充溢,到達充電截止條件,體系不再持續充電。放電時,容量小的電池也必定先放光悉數可用能量,體系即刻停止放電。


這樣,容量小的電芯始終在滿充溢放,容量大的電芯卻一向運用部分容量。整個電池組的容量總有一部分處于閑置狀態


2)壽數丟失,類似的,電池組的壽數,由壽數最短的那顆電芯決定。很大或許性,壽數最短的電芯,便是那顆容量小的電芯。小容量電芯,每次都是滿充溢放,出力過猛,很大或許最早到達壽數的重點。一向電芯壽數終結,一組焊接在一起的電芯,也就跟著與世長辭。


3)內阻增大,不同的內阻,流過相同的電流,內阻大的電芯發熱量相比較較多。電池溫度過高,構成劣化速度加快,內阻又會進一步升高。內阻和溫升,構成一對負反饋,使高內阻電芯加快劣化。


上面三個參數,并不徹底獨立,老化程度深的電芯內阻比較大,容量衰減也更多。分開說明,只是想表述清楚它們各自的影響方向。


如何應對不共同性


電芯功用的不共同,都是在生產過程中構成,在運用過程中加深。同一個電池組內的電芯,弱者恒弱,且加快變弱。單體電芯之間參數的離散程度,跟著老化程度的加深而加大。


當時,工程師應對單體電芯不共同,首要從三個方面考慮。單體電池分選,成組后熱辦理,呈現少數不共同時電池辦理體系供應均衡功用。


1)分選


不同批次的電芯,理論上不放在一起運用。即使相同批次的電芯,也要經過選擇,把參數相對會集的電芯放在一個電池組里,同一個電池包里。


分選的目的,是把參數相近的電芯選擇出來。分選辦法,被研討了很多年,首要分靜態分選和動態分選兩大類。


靜態分選,針對電芯的開路電壓,內阻,容量等特性參數進行選擇,選取方針參數,引進統計算法,設定選擇規范,最終將同一批次的電芯區分紅若干組。


動態選擇,是針對電芯在充放電過程中表現出來的特性進行選擇,有的選擇恒流恒壓充電過程,有的選取脈沖沖擊充放電過程,有的比較自身的充電和放電曲線之間的關系。


動靜結合分選,用靜態選擇做初步分組,在此基礎上進行動態選擇,這樣區分出來的組別更多,選擇準確性更高,但本錢也會相應上升。


這兒就小小表現了一把動力鋰離子電池生產規模的重要性。大規模出貨,使得廠家能夠進行更精密的分選,得到功用更挨近的電池組。假如產量太小,分組過多,一個批次都無法配備一個電池包,再好的辦法也無法施展了。


2)熱辦理


針對內阻不共同電芯,出現熱量不相同問題。熱辦理體系的加入,能夠調節整個電池組的溫差,使之保持在一個較小的規模里。生成熱量較多的電芯,依然溫升偏高,但不會與其他電芯拉開距離,劣化水平就不會呈現顯著的距離。


3)均衡


電芯單體的不共同,某些電芯端電壓,總是超前于其他電芯,最早到達控制閾值,導致整個體系容量變小。為了解決這個問題,電池辦理體系BMS規劃了均衡功用。


某一顆電芯率先到達充電截止電壓,而其余眾電芯電壓顯著滯后,BMS起動充電均衡功用,或者接入電阻,放掉高電壓電芯的部分電量,或者把能量轉移走,放到低電壓電芯上去。這樣,充電截止條件被解除,充電過程重新開始,電池包充入更多電量。


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