在新能源汽車和儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心——電池包(PACK)制造中,電芯預(yù)處理是決定整個(gè)電池包性能與安全的第一道關(guān)卡。作為電池包制造的“源頭工程”,它直接影響著電池組的壽命、續(xù)航能力和熱穩(wěn)定性。
今天,聊一聊電池預(yù)處理如何做,電芯一致性如何保證,揭開電池包制造中最關(guān)鍵的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)!
電芯作為電池包的最小單元,其一致性直接決定了整個(gè)電池系統(tǒng)的效能。研究表明,即使同一批次生產(chǎn)的電芯,容量差異可達(dá)±3%,內(nèi)阻波動(dòng)達(dá)5%,電壓離散性超過0.05V。一般有以下三種情況:
若未經(jīng)預(yù)處理直接組裝,可能導(dǎo)致:
木桶效應(yīng):性能最弱的電芯將拖垮整個(gè)電池包,導(dǎo)致實(shí)際可用容量損失高達(dá)15%;
熱失控風(fēng)險(xiǎn):不一致性會(huì)引發(fā)局部過充/過放,增加起火爆炸概率;
續(xù)航跳水:容量差異使新能源汽車?yán)m(xù)航里程波動(dòng)達(dá)數(shù)十公里。
電芯在運(yùn)輸和存儲(chǔ)中可能因碰撞、腐蝕出現(xiàn)變形、漏液等問題?,F(xiàn)代工藝采用CCD視覺檢測(cè)+人工復(fù)檢雙保險(xiǎn),精準(zhǔn)識(shí)別鋁殼凹坑、防爆閥破損等缺陷。更先進(jìn)的生產(chǎn)線引入等離子清洗技術(shù),通過活化電芯表面PET膜和極柱,提升后續(xù)涂膠粘接與焊接質(zhì)量。
利用高精度電壓測(cè)試儀(誤差≤0.1mV)和四線法內(nèi)阻儀,對(duì)電芯進(jìn)行全檢:
采用多參數(shù)動(dòng)態(tài)分選法,將電芯按容量(±1%)、電壓(≤5mV)、內(nèi)阻(±3mΩ)分組。行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)已引入電化學(xué)阻抗譜(EIS)分選技術(shù),通過動(dòng)態(tài)充放電曲線匹配,實(shí)現(xiàn)電芯衰老速率的同步化。
通過嚴(yán)格的測(cè)試和篩選,將性能相近的電芯組合在一起,即確保電芯的一致性。電芯的一致性對(duì)動(dòng)力電池系統(tǒng)的選型和配組具有至關(guān)重要的影響。電池出廠一致性主要是制造過程中的一致性
如何應(yīng)對(duì)不一致性?
01
熱管理
針對(duì)內(nèi)阻不一致的電芯產(chǎn)生熱量不同的問題,可以通過熱管理系統(tǒng)的加入,調(diào)節(jié)整個(gè)電池組的溫差,使溫差保持在較小的范圍內(nèi)。
這樣即使生成熱量較多的電芯依然溫升偏高,但不會(huì)與其他電芯拉開差距,劣化水平就不會(huì)出現(xiàn)明顯的差距。
02
分選
分選的目的是通過挑選將不同參數(shù)與批次的電芯分開使用,即使是相同批次的電芯,也需經(jīng)過篩選,把參數(shù)相對(duì)集中的電芯放在一個(gè)電池組、電池Pack里。
分選方法包括靜態(tài)分選和動(dòng)態(tài)分選兩大類。
靜態(tài)分選針對(duì)電芯的開路電壓、內(nèi)阻和容量等特性參數(shù)進(jìn)行篩選,選取目標(biāo)參數(shù),引入統(tǒng)計(jì)算法,設(shè)定篩選標(biāo)準(zhǔn),最后將同一批次的電芯區(qū)分成若干組;
動(dòng)態(tài)篩選則是針對(duì)電芯在充放電過程中表現(xiàn)出來的特性進(jìn)行篩選;
動(dòng)靜結(jié)合分選,用靜態(tài)篩選做初步分組,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行動(dòng)態(tài)篩選,這樣劃分出來的組別更多,篩選準(zhǔn)確性更高,但成本也會(huì)相應(yīng)上升。
03
均衡
由于電芯單體的不一致,某些電芯端電壓會(huì)超前于其他電芯,最先到達(dá)控制閾值,導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)容量變小。電池管理系統(tǒng)BMS的均衡功能,可以很好的解決這個(gè)問題。
當(dāng)某一顆電芯率先到達(dá)充電截止電壓,而其余眾電芯電壓明顯滯后時(shí),BMS會(huì)啟動(dòng)充電均衡功能,或者接入電阻,放掉高電壓電芯的部分電量,或者把能量轉(zhuǎn)移走,放到低電壓電芯上去。
以此解除充電截止條件,充電過程重新開始,電池包便能充入更多電量。
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