在鋰離子電池組中, 細胞的一致性尤為重要.

我們先從水桶效應開始解釋, 使其更清晰、更容易理解.

水桶效應的核心內容是水桶能裝多少水並不取決於最高的一塊, 但在桶子裡最短的一塊木頭上.

假設鋰電池組是裝水的桶, 那麼組成電池組的鋰電芯就像組成水桶的木板, 因此, 性能最差的電芯決定了整個鋰電池組的整體性能.

所以, 如果鋰離子電池組電芯一致性較差, 容量等性能, 循環壽命, 充放電特性會受到一定影響. 隨著鋰電池組充放電次數的增加, 這種糟糕的表現還會增加.

這是怎麼發生的? 其中的邏輯是什麼? 下面我們來解釋一下:

我們都知道大多數鋰電池組都是採用BMS來保護的. BMS具有單節過充和單節過放保護，保護鋰離子電芯在安全可靠的電壓範圍內充放電. 當單體電池過充或過放時, 會影響使用壽命甚至造成安全隱患.

三元鋰電池單次放電截止電壓2.5V, BMS一般將單節過放保護設定為2.8V. 鋰電池BMS的保護管理機制是當鋰電池組中任意串聯的電池電壓達到2.8V時, 過放保護將開啟, 放電MOS管或繼電器會斷開, 導致整個電池組停止放電.

取一顆三元鋰電池組 10 系列中和 1 以並行為例.

假設10顆三元鋰電池芯中, 容量最低的是2000mAh, 而另一個 9 電芯容量為2500mAh. 當鋰電池組放電時, 這 10 電池同時放電, 且電池的電壓隨著容量的減少而降低.

當容量較低的2000mAh電池放電時, 電池電壓將達到2.8V, 而另一個 9 電池組內電芯容量仍為2500mAh，電壓在3.0V以上. BMS會偵測電池組何時出現一系列電壓達到2.8V, 過放保護開啟, 整個電池組停止放電.

這導致整個電池組的放電容量僅2000mAh.

效果與放電時類似

三元鋰電池電芯充滿電壓為4.2V, 鋰電池組BMS設定單次過充保護為4.25V. 電池芯的電壓隨著容量的增加而增加.

2000mAh以下容量的電池充滿電時, 電池電壓達到4.25V, 另一個 9 電池未充滿電且電壓低於 4.1V, 但當BMS偵測到一系列高於4.25V的電壓時, 它啟動電池組過充保護, 整個電池組停止充電.

這導致電池組只能充電2000mAh, 不是2500mAh.

這就是水桶效應對鋰電池組的影響, 即容量最低的電芯決定了整個鋰電池組的充電容量和放電容量.

電芯一致性差對電池組循環壽命同樣有影響.

電池組中循環壽命最差的鋰電芯決定了鋰電池組的整體性能.

鋰電池組的一致性包括開路電壓, 容量, 和內阻. 更深入, 它還包括K值 (自放電率), 循環壽命, 充放電特性, ETC.

鋰電池組組裝前, 細胞將被分類和組裝. 搭配的標準一般是: 電池容量差控制在 1%; 電壓差在3mV以內; 內阻差在2mΩ以內.

至於K值, 循環壽命, 和充放電特性, 這些一致性因素需要在電池製造商/工廠的源頭進行控制. 核心量產標準化, 自動化控制, ETC.