锂电池组装中电芯一致性的分析

 锂电池参数的不一致主要是指容量、内阻、开路电压的不一致。电芯性能的不一致，都是在生产过程中形成，在使用过程中加深。今天，双登集团股份有限公司（王工）为大家分析一下锂电池组一致性的问题。

1 一致性的定义

锂电池的一致性，眼前看，是指一组锂电池重要特征参数的趋同性，是一个相对概念，没有最一致，只有更一致。同一个电池包内的多串电芯，每一个参数，最好全部处在一个较小的范围内，是为一致性好。

加入时间维度，一致性是指电池包内全部电芯全生命周期内全部特性参数的一致性，增加考虑容量衰减的不一致，内阻增长的不一致，老化速率的不一致。整个电池包的寿命，是我们关注一致性的最终着眼点。

追求一致性的目，除了在当前状态下，发挥出电池包的最大能力(包括最大功率，最大电流，最大可用容量)，还想要这样的能力维持尽量长的时间。

2 不一致性的概念

锂电池参数的不一致主要是指容量、内阻、开路电压的不一致。其中电压为电池在组装时的初始电压。内阻为充满电时的交流内阻，容量为电芯充满电后的放电容量。

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;

锂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度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，并最终引发锂电池组过早失效。

补充：SOC用来描述电池剩余电量，是电池使用过程中重要的参数之一，SOC估计是判断电池过充过放的基础，

锂电池的开路电压与电池的荷电量有明确单调的对应关系，只要获得准确的开路电压就可以推算出电池电量。

3 不一致性产生的原因

锂电池组的不一致性是一个不断累积的过程，时间越长单体电池之间产生的差异越大;并且锂电池组还会受到使用环境的影响，在以后的使用过程中单体电池的不一致性会被逐渐放大，从而导致某些单体电池性能加速衰减，最终导致电池没有使用功能。

锂电池组的不一致性主要受时间的影响较大，原因主要包括两个方面：

1、首先是制造过程中存在工艺上的问题和材质的不均匀等问题，使得锂电池的材料和等存在很微小的差别;在锂电池组投入使用后，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容量和内阻可能存在差异性。

2、装车使用时，锂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。

锂电池在使用过程中都会使用保护电路系统，以保证安全。锂电池的一致性在使用过程中直观的表现是电压的一致性差异（压差），而保护系统的检测是以电压监控为依据。其中一只单体电池电压达到保护条件就会切断电池回路，而不理会其他单体电池是否充满电或放完电。经过不断的充放工作，这种差异会越来越大，直至电池组失去使用价值。如果与个别保护系统故障或失效的因素叠加，就会发生安全问题。