电芯不一致：电池组中的卧龙凤雏
电芯不一致：电池组中的卧龙凤雏
电芯一致性是电池组性能的关键因素，它直接影响着电池组的安全性、循环寿命和容量发挥。本文将从电芯的电压、容量和内阻三个方面，深入探讨电芯不一致对电池组的影响，并提出相应的解决方案。
图1：木桶效应
电芯不一致对电池组的影响
1. 电压不一致
以6个电芯串联的电池组为例（图2），假设在充电过程中5个电芯电压为4.1V，而其中1个电芯已经达到满充电压4.3V，此时BMS会启动过充保护停止充电，这直接导致了其余电芯电量未充满，从而降低了电池组的电量储存能力。在放电过程中也是同理，电压低的电芯会优先到达过放保护电压，导致电池组提前结束放电，影响续航。电压不一致除了会影响电池组的容量之外，还会使部分电芯频繁地处于过充和过放的状态，这将导致该部分电芯循环衰减加速并产生一定的安全风险。
图2：电压不一致的电芯串联
2. 内阻不一致
在电芯的生产制作过程中，浆料/涂布/冷压的均匀度、极耳焊接效果等均会影响到成品电芯的内阻。内阻大的电芯在充放电过程中会产生更多的热量导致电芯温度升高，而高温会加速电芯的老化并进一步提升内阻，届时内阻和温度形成了一对负反馈，导致电芯性能快速衰减，而性能衰减最快的电芯又直接决定了电池组的寿命。
图3：电芯内阻、温升对电芯寿命的影响
3. 容量不一致
在串联电路中，电池组的容量是由最小容量的电芯决定的。如图4所示，假设在6个电芯串联的电池组中，电芯容量均值为2.5Ah，最小的容量为1.5Ah。将6颗电芯单独进行充放电所得的容量总和为2.56=15Ah。而若在电池组中，实际仅能发挥1.56=9Ah的容量，这主要是因为容量小的电芯电压会提前到达满充电压使得电池提前停止充电，进而导致每个电芯仅能发挥出1.5Ah的容量。
图4：容量不一致的电芯串联
电芯不一致的解决方案
电芯不一致会导致电池组性能下降，并存在一定的安全风险。为了确保电池组中电芯的高度一致，可以从以下几个维度进行监测和控制：
（1）来料检测端：对阴阳极粉末的电阻和压实能力进行监测，确保电芯投料生产的粉末质量处于同一水平。
（2）电芯生产制造端：通过极片电阻仪测量极片的体电阻以及相应的极片厚度，监控极片生产过程中的稳定性和均匀性。
（3）电芯出货端：采用EIS快速测试设备对大批量电芯进行测试，识别电芯界面电阻和锂离子扩散能力，根据EIS数据对电芯一致性进行精细化分组。
总 结
电芯一致性对于电池组的重要性不言而喻，它直接关系到电池组的性能、寿命以及安全性。电芯单体一致性的控制以及电芯筛分成组都是系统工程，需要考虑电芯的设计、生产、质量控制、电芯分组参数及其规格等多个维度。
参考文献
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