鉅大LARGE | 點擊量:3394次 | 2021年04月07日
同一批次出廠的同一型號電池的容量、內(nèi)阻和自放電為何會有差異?
針對這些不一致出現(xiàn)的原因,是否可以通過某些措施完全消除電池組內(nèi)的不一致:很多人認(rèn)為電池不一致是生產(chǎn)工藝的問題,也有人認(rèn)為是配組過程的問題,通過SPC等過程控制措施就可以完全消除電池的不一致。但是實踐證明,即使嚴(yán)格控制配料、活漿、涂布、裁剪、輥壓等工藝過程,只是縮小批量產(chǎn)品之間的標(biāo)準(zhǔn)差,而不能消除不一致性。若影響某一隨機變量的隨機因素很多,且其中每個因素的影響?yīng)氉远疾荒芷饹Q定性用途,這些因素的影響又可疊加,則該隨機變量服從正態(tài)分布,特性的參數(shù)有標(biāo)準(zhǔn)差σ和均值μ。電池充放電過程的電壓值是該電池?zé)崃W(xué)和動力學(xué)狀態(tài)的綜合反映,既受電池生產(chǎn)過程中各工序工藝條件的影響,又受電池充放電過程中電流、溫度、時間和使用過程中偶然因素的影響因而電池組內(nèi)各個電池的電壓值不可能完全相同。
改進舉措
1.生產(chǎn)過程措施電池公司控制好各種原材料的一致性;漿料的流變性監(jiān)測,不長時間擱置漿料,保證漿料在涂布時流變性是相同的;涂布參數(shù)監(jiān)控,尤其是磷酸鐵鋰漿料,由于磷酸鐵鋰顆粒較細(xì),漿料的加工性能差,在涂布時應(yīng)注意減慢涂布機走速;漿料黏度的合理檢測;對極片的外觀檢查;剔除有瑕疵的極片;極片稱重;注液前后電池質(zhì)量差比較;化成溫度;濕度控制;制定各種原材料的標(biāo)準(zhǔn),嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)對原材料進行檢驗、儲存;生產(chǎn)工藝的一致性調(diào)控;對生產(chǎn)工藝的一致性進行精細(xì)調(diào)控;工藝過程進行嚴(yán)格的統(tǒng)計過程控制(SPC);確保每個工藝在規(guī)定的公差范圍內(nèi);確保過程能力指數(shù),使其遵循正常的生產(chǎn)參數(shù)分布規(guī)律。
2.配組過程的措施保證電池組采用統(tǒng)一規(guī)格、型號的電池,保證電池出廠質(zhì)量尤其是初始電壓的一致性,篩選條件:電壓;內(nèi)阻;電池化成數(shù)據(jù);一致性評價方法有很多,目前最常使用的是極差系數(shù)法、標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)法和閾值法。結(jié)合聚類分析,利用設(shè)按時間間隔內(nèi)由各個檢測點構(gòu)成電池充放電曲線的形狀、距離、面積來進行科學(xué)分類,從而判定電池的一致性。在容量或電壓閾值的基礎(chǔ)上,對充放電曲線形狀,曲線間的距離,曲線圍取面積等進行計算,選取能體現(xiàn)曲線一致的參數(shù)進行判定。選配充放電過程中曲線較接近,相對距離較小,曲線圍取的面積較小,組間差異較小的電芯進行配組,從而實現(xiàn)最優(yōu)的一致配組。
3.電池均衡管理從電池管理系統(tǒng)角度,在電池組使用過程中檢測單電池參數(shù),尤其是電動汽車停駛或行駛過程中電壓分布情況,掌握電池組中單電池不一致性發(fā)展規(guī)律,對極端參數(shù)電池進行及時調(diào)整或更換,以保證電池組參數(shù)不一致性不隨使用時間而增大。防止電池過充電,盡量防止電池深放電。保證電池組良好的使用環(huán)境,盡量保證恒溫,減小振動,保證水、塵土等污染電池極柱。同時從能量的管理和策略上,引入實用性電池組能量管理和均衡系統(tǒng),制定合理的電池均衡策略,主動干預(yù)和降低電池的不一致性。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
4.電池?zé)峁芾黼姵厥褂眠^程中,內(nèi)阻、電池布置方式等因素的差異,會在充放電過程出現(xiàn)自身溫度和環(huán)境溫度的差異,這樣會直接導(dǎo)致其輸出性能的差異。電池?zé)峁芾碛猛臼菍㈦姵亟M的工作溫度保持在電池最優(yōu)的工作溫度范圍之內(nèi)。保證電池之間溫度條件的一致,從而確保電池使用參數(shù)的一致性。(電池在不同溫度狀態(tài)的壽命不同,溫度每升高10℃其退化速度就新增一倍)
5.控制策略在能量管理方面,輸出功率允許的情況下,盡量減小電池放電深度。鋰離子電池在深度放電條件下的一致性變差,電池組的壽命也會減少。盡量防止電池深放電的同時,防止電池的過充電。系統(tǒng)內(nèi)具備了均衡電路后可以防止個別電池的過充電,適當(dāng)降低充電終止電壓,可延長電池組的循環(huán)壽命。
6.其他使用過程日常維護過程中,對測量中容量偏低電池進行單獨維護性充電,使其性能恢復(fù)。間隔一按時間對電池組進行小電流維護性充電,促進電池組自身的均衡和性能恢復(fù)。使用環(huán)境方面,保證電池組良好的使用環(huán)境一致,減小振動,防止水、塵土等污染電池極柱。此項內(nèi)容,一般很難運用在車上,要用的也要電池系統(tǒng)和整車控制器來實現(xiàn)。
提高蓄電池的一致性是一個系統(tǒng)工程,要電池的設(shè)計、生產(chǎn)、質(zhì)量控制、應(yīng)用、維護等多方面共同考慮。