儲能鋰電池退化是什么原因？

鋰離子電池如今已經(jīng)被移動設(shè)備所廣泛使用，但這種電池的壽命并不長，500次充電循環(huán)就會損失約1/5的容量。為了研究鋰離子電池性能退化的原因，美國太平洋西北國家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家使用強(qiáng)力顯微鏡成功觀察到了鋰離子電池充放電的實(shí)時(shí)狀態(tài)。

研究者發(fā)現(xiàn)，電池在使用時(shí)會出現(xiàn)壓力，并引起電極出現(xiàn)破裂。除此之外，每一個(gè)充放電循環(huán)還會在電極之外留下鋰的痕跡，這些死亡的鋰無法再在未來的充電當(dāng)中發(fā)揮用途，并會引起電池容量的下降。研究者還觀察到了固體電解質(zhì)相間層在電極表面的形成，這會阻塞電池并影響其充電能力。

想要解決鋰離子電池身上的這些問題，使用其它替代元素是方法之一。在未來，鎂、鋁或銅等金屬元素或許可以成為更廉價(jià)和穩(wěn)定的替代，但是，這些電池的性能目前還達(dá)不到鋰離子電池的水平。

目前，電池管理系統(tǒng)在電池在線監(jiān)測、狀態(tài)評估、充電管理、數(shù)據(jù)通信、控制策略等方面都取得了一定進(jìn)步，但電池組高效均衡技術(shù)方面的研究還處于起步階段。均衡技術(shù)研究分為均衡控制策略和均衡電路拓?fù)湓O(shè)計(jì)及硬件實(shí)現(xiàn)方式兩個(gè)方面。實(shí)際應(yīng)用的在線均衡策略以電池外電壓作為控制對象，由于外電壓不能有效的反應(yīng)電池的實(shí)際內(nèi)在差異，所以均衡效率和效果均不理想；在硬件方面重要采用電阻旁路放電均衡，均衡電流受到發(fā)熱量的限制而很難提高。

電池組一致性及均衡策略

電池組的一致性問題是指在電池組內(nèi)串聯(lián)單體電池之間在容量、內(nèi)阻、SOC等方面的差異性，這直接決定了整組電池的使用性能，從而影響到電動汽車的動力性和續(xù)航里程。造成電池不一致的重要原因包括：生產(chǎn)過程出現(xiàn)的不一致，電池生產(chǎn)工藝及材質(zhì)的差異性，造成電池之間在初始容量、直流內(nèi)阻、自放電現(xiàn)象和充放電效率等性能方面存在差異；電池初始性能參數(shù)的差異在使用過程中形成累積；電池初始性能參數(shù)的一致性問題在使用過程中被放大；電池使用環(huán)境的差異對電池組一致性問題存在較大影響。

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充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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由于電池的不一致性來自于電池內(nèi)阻、容量和SOC，而傳統(tǒng)一致性評價(jià)方法和均衡方式以外電壓一致性作為控制目標(biāo)，并沒有有效地提高電池組的可用容量，所以也不能改善電池組一致性問題對成組電池使用造成的不良影響。

由于直流內(nèi)阻、極化電壓、最大可用容量為電池的特定參數(shù)，在一次或持續(xù)的幾次充放電過程中基本不發(fā)生變化，所以電池組的均衡重要通過調(diào)整各單體電池的SOC來實(shí)現(xiàn)。經(jīng)研究，以SOC作為均衡的參考對象，均衡對象相對固定，充分利用均衡時(shí)間，提高均衡利用率來降低均衡電流容量。