動(dòng)力電池漫談-動(dòng)力電池的一致性為什么那么重要

時(shí)間:2020-01-08 10:40來(lái)源:電車換電說(shuō) 作者:綜合報(bào)道
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       我們現(xiàn)在所說(shuō)的動(dòng)力鋰電池，包含電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車，電動(dòng)三輪車和電動(dòng)汽車上用于驅(qū)動(dòng)車輛行駛的電池。從用戶的角度來(lái)說(shuō)，對(duì)于動(dòng)力電池要求無(wú)非就是，成本更低（花錢少），使用的壽命更長(zhǎng)（用的久）和輸出的電量更多（跑得更遠(yuǎn)）。
 
       現(xiàn)在，我們就來(lái)說(shuō)說(shuō)一致性對(duì)動(dòng)力電池包使用壽命和輸出電量的影響。這里說(shuō)的一致性影響，是指對(duì)整個(gè)電池包的影響，而不是對(duì)個(gè)別電芯的影響。一致性是存在于各個(gè)電芯，各個(gè)模組和各個(gè)工藝之中的。當(dāng)然，主要的一致性差異還是在電芯與電芯之間，而這個(gè)電芯與電芯之間的一致性差異，導(dǎo)致的是整個(gè)電池組性能的下降。
 
       動(dòng)力電池成組pack的過(guò)程，就是從電芯成組成模組，再由模組成組成pack的自下而上，從個(gè)體到整體的過(guò)程：
 
      電池、電芯、模組、電池包傻傻分不清？一文看懂動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)
 
       一致性差異的積累，也是在這個(gè)過(guò)程中一步一步積累起來(lái)的。首先，是電芯之間存在的固有差異，他是由電芯在生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生的差異。舉個(gè)不是很貼切但是比較好理解的例子，三元電芯的正極材料由三種元素按照配比組成，鎳、鈷和錳�，F(xiàn)在三種材料已經(jīng)被處理成粉末狀，并按照5:3:2進(jìn)行混合，再攪拌均勻成一種新的粉末。我們將這些粉末涂抹到導(dǎo)電的基材上，得到了電池正極，將這一份基材切成100份小的，每一份用于生產(chǎn)出一個(gè)電芯，那在其他條件相同的情況下，每一個(gè)電芯的屬性是一致的嗎？
 
       顯然是不一致的，第一，在三種材料混合攪拌過(guò)程中，無(wú)法確保攪拌均勻，可能會(huì)遇到一大塊的鎳。就像炒菜的時(shí)候，不小心吃到一坨鹽一樣，這就是沒(méi)有攪拌均勻。第二，攪拌好的混合料在往基材上涂的時(shí)候，是否能夠涂得均勻也是一個(gè)問(wèn)題，就像刷油漆，很難保證均勻一致。當(dāng)然以上只是舉例說(shuō)明電芯生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生差異的可能性，不代表實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程。
 
       電芯的差異性是不可避免的，而上面的差異性，是屬于電芯內(nèi)在的差異，是電芯本身就具有的。除了電芯本身的差異性意外，在電池包成組過(guò)程中，也會(huì)產(chǎn)生因pack工藝差異而導(dǎo)致的外部不一致因素。還是舉個(gè)例子，某公司使用電阻焊點(diǎn)焊電芯，由于焊針屬于消耗品，在使用過(guò)程中會(huì)不斷磨損，因此第一批焊接的電芯和再次換針前最后一批焊接的電芯就會(huì)出現(xiàn)較大的差異。
 
       在內(nèi)在和外在的差異多方因素的影響下，就會(huì)出現(xiàn)1+1不等于2的情況。我們把這種影響叫做木桶效應(yīng)。假設(shè)我們現(xiàn)在有一個(gè)木桶，桶的四壁是由長(zhǎng)短不一的木塊拼起來(lái)的，
 
       而桶能裝多少水，是由最短的那個(gè)木板決定的。
 
       拿到動(dòng)力電池來(lái)說(shuō)，可以翻譯成，動(dòng)力電池包是由成百上千個(gè)具有差異的電芯組成的，電池包能輸出的電量的多少是由最差的那一串電芯決定的。
 
       為什么有這個(gè)道理呢，讓我們?cè)賮?lái)看看動(dòng)力電池里面的結(jié)構(gòu)。動(dòng)力電池是由一個(gè)個(gè)電芯通過(guò)串聯(lián)和并聯(lián)組成起來(lái)的，并聯(lián)電壓不變，增加容量，我們稱之為一并；串聯(lián)容量不變，增加電壓，我們稱之為一串。
 
       由于鋰電池過(guò)充和過(guò)放具有一定的危險(xiǎn)性，嚴(yán)重的可能會(huì)導(dǎo)致起火和爆炸，因此在電池內(nèi)部，電池管理系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)采集每一顆（其實(shí)是每一并電芯，但是每一并中，每一顆的電壓是相等的）電芯的電壓，當(dāng)電壓超過(guò)充電截止電壓和低于放電截止電壓時(shí)，主動(dòng)切斷電池，確保不會(huì)出現(xiàn)過(guò)充過(guò)放行為，保證電池安全。
 
       在充電過(guò)程中，只要電池管理系統(tǒng)檢測(cè)到這幾千顆電芯中有一顆電池已經(jīng)充滿，就會(huì)停止整個(gè)充電過(guò)程。放電也是同理，只有有一顆電芯已經(jīng)放完電，就會(huì)切斷整個(gè)電池輸出。想象一下，電池包里面有一顆電芯和別的電芯差距很大，大家才充電到80%時(shí)，他就充滿了；另外又有一顆電芯，當(dāng)別的電芯整體剩余電量在20%時(shí)，他已經(jīng)放完了電。那電池包整體表現(xiàn)是啥樣呢，就是整個(gè)電池包放電到20%就會(huì)停止，充電到80%也會(huì)停止。
 
       換句話說(shuō)，電池只發(fā)揮了20%～80%這部分的功效，也就是說(shuō)，電池實(shí)際的儲(chǔ)電量只有額定標(biāo)量的60%。按照咱用戶的體驗(yàn)來(lái)說(shuō)，就是一充電就滿了，一放電就完了。這還是短期來(lái)看的效果，長(zhǎng)期來(lái)看，會(huì)直接損耗電池，加快電池不可逆的容量降低。
 
       電芯的一致性差異，就像新舊電池混用。差異大的電芯，除了會(huì)拖累正常的電芯，還是整個(gè)電池包的薄弱點(diǎn)，過(guò)充、過(guò)放、發(fā)熱等都是從他們那開始的。
 
       那通常是怎么保證一致性的呢，電池廠在生產(chǎn)電池時(shí)，會(huì)對(duì)每一顆電芯進(jìn)行測(cè)試，n里挑一，選出參數(shù)最一致的分為一組。一般越是大廠，電芯基數(shù)越多，能選出的最接近的電芯越多，配的組也就越一致。
 
       生產(chǎn)方面保證工藝一致性，自動(dòng)化、損耗性設(shè)備定期、定量更換，工藝檢測(cè)。小廠就算了，人工焊，焊一半，換個(gè)人來(lái)繼續(xù)都有可能。
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
文章標(biāo)簽： 動(dòng)力電池 電芯
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