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来源:网络 作者:昂佳科技 点击:次 2022-08-12 14:28:54
动力锂电池在电动汽车电源中稳居领先地位。使用寿命长,能量密度高,改进潜力大。可以提高安全性并且可以继续提高能量密度。在可预见的时间内(据说将在2020年左右),我们可以赶上燃油汽车的耐久性和性价比,进入电动汽车的第一个成熟阶段。然而,锂电池也有锂电池的问题。
1.为什么大多数锂电池都很小?我们看到的锂电池,如圆柱形电池、软包装电池和方形电池,通常外观漂亮,根本找不到传统铅酸电池的大尺寸。为什么?由于高能量密度,锂电池往往不敢设计成大容量。铅酸电池的能量密度约为40wh/kg,而锂电池的能量强度已超过150wh/kg。随着能量集中度的增加,对安全的要求也增加了。首先,单个锂电池的能量过高,在遇到事故时会导致热量失控。电池的内部反应将是快速的。在短时间内,太多的能量不会被释放到任何地方,这是非常危险的。特别是当安全技术和控制能力的发展不足时,应限制每个电池的容量。其次,一旦发生事故,由锂电池外壳包裹的能量无法被消防员和灭火剂触及。它们只能在发生事故时隔离现场,并允许事故电池自行反应,直到能量耗尽。当然,出于安全原因,目前的锂电池设计有多种安全措施。以圆柱形电池为例。安全阀:当电池的内部反应超过正常范围时,温度升高,并产生副反应气体。当压力达到设计值时,安全阀将自动打开并释放压力。当安全阀打开时,电池完全失效。热敏电阻:某些电池配备热敏电阻。一旦发生过电流,电阻值在达到一定温度后将急剧增加,电路电流将减小,以防止温度进一步升高。保险丝:电池配有带过电流熔断功能的保险丝。一旦发生过电流风险,将断开电路,以避免恶性事故的发生。
2.生命损失。同样,电池组的寿命由寿命最短的电池决定。寿命最短的电池很可能是容量较小的电池。小容量电池每次都充满电和放电,输出太强。它可能首先到达生命的关键点。在电池寿命结束之前,一组焊接在一起的电池将死亡。
3.当内阻增加时,相同的电流流过不同的内阻,内阻大的电池产生更多的热量。如果电池温度过高,降解速度将加快,内阻将进一步增加。内阻和温升形成一对负反馈,加速高内阻电池的劣化。上述三个参数并非完全独立。深度老化的电池具有更大的内阻和更大的容量衰减。单独解释它们,只是为了阐明它们各自的影响方向。
3.如何处理不一致单元的性能不一致是在生产过程中形成的,并在使用过程中深化。对于同一电池组中的电池,弱者将不断变弱,并将变弱。随着老化的加深,单个细胞之间的参数离散度增加。目前,工程师应从三个方面考虑单个单元格的不一致性。分组后的单细胞分选和热管理。电池管理系统在少量不一致的情况下提供平衡功能。
1.对不同批次的细胞进行分类,理论上它们不会一起使用。即使是同一批次的电池也需要进行筛选,参数相对集中的电池应放在同一电池组和同一电池包中。排序的目的是选择具有相似参数的单元格。分类方法已经研究了很多年,主要包括静态分类和动态分类。静态分选是对电池的开路电压、内阻、容量等特征参数进行筛选,选择目标参数,引入统计算法,设置筛选标准,最后将同一批次的电池分成若干组。动态筛选是对电池在充放电过程中的特性进行筛选。有的选择恒流恒压充电工艺,有的选择脉冲冲击充放电工艺,有的比较各自充放电曲线之间的关系。将动态和静态排序相结合,采用静态筛选进行初步分组,并在此基础上进行动态筛选。这样,可以划分更多的组,筛查准确率更高,但成本也会相应增加。这表明了动力锂电池生产规模的重要性。大规模装运使制造商能够进行更精细的分类,并获得性能更接近的电池组。如果输出太小且组太多,则一批不能配备电池组,并且不能使用最佳方法。
2.热管理旨在解决具有不同内阻的电池产生不同热量的问题。热管理系统可以调整整个电池组的温差,使其保持在一个小范围内。产热较多的电池仍有较高的温升,但与其他电池没有区别,降解水平也没有明显差异
3.由于均衡单元的不一致性,一些单元的终端电压总是领先于其他单元,并首先达到控制阈值,导致整个系统的容量降低。为了解决这个问题,电池管理系统BMS设计了一个平衡功能。
某个电池首先达到充电截止电压,而其他电池的电压明显滞后。BMS启动充电均衡功能,或连接电阻器以放电高压电池的部分功率,或将能量传输至低压电池。这样,充电切断条件被解除,充电过程被重新启动,电池组被充电更多的电量。到目前为止,细胞不一致性仍然是业界的一个重要研究领域。无论电池的能量密度有多高,不一致性都会干扰情况,电池组的容量将大大降低。
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