如何通過(guò)串聯(lián)充放電進(jìn)行電池一致性篩選？最詳細(xì)的方法操作講解

摘要

目前行業(yè)內(nèi)都是通過(guò)容量、電壓等一系列參數(shù)對(duì)電池進(jìn)行篩選，這種篩選過(guò)程比較復(fù)雜，而且效果具有局限性，比如：測(cè)量誤差。國(guó)內(nèi)當(dāng)前的測(cè)量誤差在1%左右，這種誤差完全不能滿(mǎn)足市場(chǎng)對(duì)動(dòng)力電池的需求。

新能源汽車(chē)是中國(guó)一個(gè)大勢(shì)所趨的發(fā)展方向，無(wú)論是儲(chǔ)能還是車(chē)用電池都是非常重要的部件，其中動(dòng)力電池的一致性和安全性是整個(gè)行業(yè)一直關(guān)注的焦點(diǎn)，而某種程度上說(shuō)，一致性也影響了安全性。

在近日的論壇上，清華大學(xué)能源研究所何向明教授就《鋰離子儲(chǔ)能電池的一致和安全性》發(fā)表演講，介紹了一種篩選一致性的新方式。

動(dòng)力電池一致性

動(dòng)力電池從來(lái)都不是一整塊電池，以特斯拉為例，大約是7000-10000塊小電池通過(guò)串并聯(lián)組合，那電池的一致性就成為最重要的問(wèn)題。因?yàn)槊總€(gè)電芯參數(shù)具有差異，其工作狀態(tài)都會(huì)存在差異，如果不加以控制，會(huì)對(duì)電池有損害并且造成安全性的問(wèn)題；但控制的話，容量又不能全部發(fā)揮出來(lái)。

目前行業(yè)內(nèi)都是通過(guò)容量、電壓等一系列參數(shù)對(duì)電池進(jìn)行篩選，這種篩選過(guò)程比較復(fù)雜，而且效果具有局限性，比如：測(cè)量誤差。國(guó)內(nèi)當(dāng)前的測(cè)量誤差在1%左右，這種誤差完全不能滿(mǎn)足市場(chǎng)對(duì)動(dòng)力電池的需求。

在這樣的背景下，清華大學(xué)能源研究所提出了一種新的篩選辦法：通過(guò)串聯(lián)充放電曲線對(duì)電池進(jìn)行篩選。因?yàn)閷?shí)際上充放電曲線本身就體現(xiàn)了電池的所有參數(shù)，如果參數(shù)不一樣那充放電曲線必然存在差異，相反如果電池理論上所有參數(shù)一樣，那么充放電曲線就應(yīng)該完全一樣。

利用串聯(lián)充放電進(jìn)行一致性篩選

所謂串聯(lián)充放電就是出廠的電池進(jìn)行串聯(lián)后，進(jìn)行充放電。這種篩選具有很多好處，只需要選擇一個(gè)電壓就可以進(jìn)行篩選，參數(shù)比較單一，而且簡(jiǎn)便快捷。在傳統(tǒng)篩選中，電流精度小于1%以下的設(shè)備非常昂貴，而串聯(lián)的電流絕對(duì)值相同，通過(guò)串聯(lián)充放電法篩選，這樣就可以避免設(shè)備的誤差。

研究團(tuán)隊(duì)選取了五個(gè)典型的電池，其中兩家韓國(guó)廠商、一家日本廠商，通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，重量的誤差是國(guó)內(nèi)外電池最大的差距，這種差距主要體現(xiàn)在注液環(huán)節(jié)，而電解液的多少必然造成影響一致性。

而對(duì)比放電情況，即放到最低電壓來(lái)看每個(gè)電池的電壓，然后靜止30分鐘來(lái)看回彈的電壓。因?yàn)橐话愣紩?huì)用靜止來(lái)研究電池的阻抗特性，所以靜止回彈的電壓實(shí)際上是電池特性的一個(gè)很重要的因素，這幾個(gè)點(diǎn)也都是在所有曲線電壓當(dāng)中最大的幾個(gè)點(diǎn)，但是這些所有的點(diǎn)放在一起比較就會(huì)發(fā)現(xiàn)對(duì)放電末端的電壓率散是比較大的，如果用放電末端的電壓來(lái)進(jìn)行一直性的篩選就可以只用一個(gè)參數(shù)篩選電池一致性。

此外，對(duì)比其他曲線，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)放電末端的電壓進(jìn)行一致性的篩選時(shí)最為出色的。而用該方法對(duì)上述五款電池進(jìn)行測(cè)試，可以明顯的看到日本的電池一致性各項(xiàng)指標(biāo)都是最優(yōu)秀的，而中韓在一致性上的水平差不多，均落后于日本。以韓國(guó)電池為例，通過(guò)對(duì)電池串聯(lián)篩選后，發(fā)現(xiàn)其電池包性能與單體電芯性能相差無(wú)幾。這也再次證明了這種篩選方法的有效性及便捷性（僅一個(gè)參數(shù)）。

結(jié)論

利用串聯(lián)充放電的方法進(jìn)行一致性篩選，具有簡(jiǎn)單、快捷和有效的特點(diǎn)，因?yàn)槊總€(gè)電池的電流是絕對(duì)相同的，所以消除了設(shè)備誤差對(duì)一致性篩選的影響。而僅用一個(gè)電壓指標(biāo)評(píng)判一致性比較容易進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和比較。此外，由于設(shè)備電壓比較高，一般可以做到600-500伏，可以很容易把放電的電量回饋到電網(wǎng)中，從而節(jié)約能源。