了解電動(dòng)車的人都聽過鋰電池電芯一致性的這個(gè)話題。所謂一致性指的是構(gòu)成電池包的每一個(gè)電芯各項(xiàng)性能的一致程度。由于生產(chǎn)和環(huán)境對(duì)電芯的性能一致性會(huì)產(chǎn)生微小的誤差，而這個(gè)誤差會(huì)直接影響到電池的使用壽命。那么電芯的一致性是如何影響到電池包使用壽命的？電芯廠商又是通過什么樣的手段提升電芯一致性的？我們?cè)谶x購電動(dòng)車的時(shí)候應(yīng)當(dāng)注意哪些相關(guān)問題？本期來為大家解讀。

如果要用一句話來描述電池的一致性的定義，它指的是同一規(guī)格型號(hào)的電芯單體組成電池組之后，其電壓、荷電量、容量及其衰退率、內(nèi)阻、壽命、溫度影響、自放電率等參數(shù)存在一定差異的問題。這些關(guān)鍵參數(shù)的差異主要由兩大因素引起：一個(gè)是在制造過程當(dāng)中，因?yàn)楣に嚨膯栴}和材質(zhì)的不均勻使得電極板存在厚度、微孔率等關(guān)鍵參數(shù)方面的微小差異；另一個(gè)是在電池組的使用過程當(dāng)中，電芯單體因環(huán)境的變化引起單體退化的差異。

▲采用純電驅(qū)動(dòng)的奧迪e-tronGT

■電池單體的不一致會(huì)給性能造成哪些負(fù)面影響？

首先我們要搞清楚電池單體一致性的分類，主要分為：電壓一致性、容量一致性、內(nèi)阻一致性。

電壓一致性：如果在一個(gè)電池組當(dāng)中，不同電芯的電壓存在差異，特別是對(duì)于并聯(lián)電路的電池組，高電壓電芯會(huì)給低電壓電芯充電，在電池組電路當(dāng)中行成電流。這個(gè)過程會(huì)引起能量的損耗。雖然低電壓電池單體容量獲得了小幅的增加，但高電壓電池單體的容量會(huì)大幅降低。能量損耗在互充電過程中，影響電池組的對(duì)外放電。所以，如果低電壓電池和正常電壓電池共同使用，將成為電池組的負(fù)載，影響其它電池的工作，最終影響整個(gè)電池組壽命。這也是為什么我們?cè)谑褂眉矣梦逄?hào)電池給用電器供電時(shí)，很多電器的說明書上會(huì)注明：不要將新舊電池混合使用。也是遵循的電壓一致性的原理。

容量一致性：電池單體的容量不一致會(huì)導(dǎo)致個(gè)別容量較低的電池率先過度放電，導(dǎo)致電池單體的性能下降，從而影響電池組的容量性能。不過，解決這個(gè)問題并不困難，首先可以通過出廠前的分選實(shí)驗(yàn)，最大程度上保證全新電池單體初始容量的一致性。也可以在使用過程中通過單獨(dú)對(duì)電池單體的充放電來調(diào)整單體電池的初始容量，較小電池單體間的初始容量差異。

內(nèi)阻一致性：中學(xué)物理課本里曾經(jīng)學(xué)過，電池是存在內(nèi)阻的。所謂內(nèi)阻，指的是在電池對(duì)外放電形成電流回路時(shí)，電池本身是存在電阻的，雖然這個(gè)電阻很小，但在長時(shí)間大功率持續(xù)放電構(gòu)成中，電池的內(nèi)阻也是會(huì)損耗一部分電流能量的。這也是電池會(huì)發(fā)熱的原因，由于內(nèi)阻的存在，把電流這樣的電能轉(zhuǎn)換成了熱能。電池內(nèi)阻的不一致會(huì)導(dǎo)致每個(gè)電池單體在放電過程中熱損失的能量各不相同，從而影響電池單體的能量狀態(tài)，也可能會(huì)導(dǎo)致電壓的不一致。

由于設(shè)計(jì)形狀和布置位置的不同，即便出廠時(shí)電池單體的一致性很高，實(shí)際裝車后也會(huì)產(chǎn)生一定的一致性差異

■使用過程中的防范也是很重要的

不一致的電池單體可以視為是害群之馬。不僅自身性能下降，還會(huì)產(chǎn)生連帶效應(yīng)，使得整體電池組的性能極速下降。所以提高電池的一致性以及防范在使用過程中因?yàn)榄h(huán)境的變化導(dǎo)致的一致性變化，是提高電池包使用壽命和使用性能的重要要素。

■如何提高電池單體的一致性

有一句話叫做：電池組的一致性是相對(duì)的，不一致性是絕對(duì)的。也就是說，沒有完全一致的電池組。只能相對(duì)的、盡可能的采取辦法提高電池組的一致性，包括：

在生產(chǎn)環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制：要想電池盡可能達(dá)到一致性，對(duì)于生產(chǎn)工藝的要求極高。除此之外，對(duì)于電池生產(chǎn)廠商來說，出廠前對(duì)電池的篩選也是至關(guān)重要的。需要對(duì)電壓、內(nèi)阻等關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，篩選出相關(guān)性良好的電池，使得同一批次的電池盡可能一致。在電池組使用過程當(dāng)中，隨時(shí)監(jiān)測(cè)電池單體的各項(xiàng)參數(shù)，特別是電壓分布情況，對(duì)于有差異的電芯單體進(jìn)行調(diào)整或更換。盡可能保證電芯使用環(huán)境的一致性。有些電芯靠近熱源（如靠近電機(jī)），有些電芯可通風(fēng)散熱效果較好，這會(huì)導(dǎo)致不同電芯處于不同工作溫度之中，這樣的環(huán)境差異會(huì)極大程度的造成電芯衰減速度的不一致。所以可以采用水冷電池包，通過冷卻液來均衡各個(gè)電池單體的工作溫度。通過均衡軟件來平衡各個(gè)電芯的充放電深度。這個(gè)我在之前的專欄中為大家介紹過。通常主機(jī)廠的BMS（電池管理系統(tǒng)）當(dāng)中都會(huì)有相應(yīng)的電池均衡算法。通過軟件控制每一次充放電深度來盡可能達(dá)到每個(gè)電池單體容量的均衡。每隔一段時(shí)間對(duì)電池組進(jìn)行小電流維護(hù)性充電，提高電池組的均衡和電池單體的性能恢復(fù)。對(duì)使用過程中容量偏低的電池單體進(jìn)行單獨(dú)充電，盡可能回復(fù)其性能。盡量避免過充過放，以及盡量減少大電流充電（快充）的次數(shù)。

采用水冷結(jié)構(gòu)的電池包可以極大的平衡每個(gè)電池單體的工作溫度，即便在環(huán)境溫度變化劇烈的使用過程中也能使其一致性得到保障。

■對(duì)用戶的購買和使用建議

由于電池單體先天的性能差異和后天使用過程中引起的性能差異，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電池包性能的降低從而影響到續(xù)航里程。所以在選購電動(dòng)車時(shí)除了要看整車品牌還需要關(guān)注電池供應(yīng)商的品牌，對(duì)于大供應(yīng)商來說，由于產(chǎn)量大、單體均攤成本低，所以可以投入更多的成本用于質(zhì)量控制。除了工藝方面各有所長外，出廠前對(duì)電芯的篩選也是必不可少的。

其次，在使用過程中也需要注意電池的特性，盡量避免過度充電和過度放電，并且每隔一段時(shí)間一定要進(jìn)行小電流修復(fù)性充電，千萬不要每次充電都使用大電流快充，這樣會(huì)讓更快的降低電池的一致性使得電池壽命過早衰減。最后要提醒的就是電池對(duì)環(huán)境溫度比較敏感，溫度的極具變化也會(huì)導(dǎo)致電池單體一致性的下降。注意以上幾點(diǎn)可以盡可能的提高也延長電池的使用壽命，保持健康的放電性能。