动力电池漫谈-动力电池的一致性为什么那么重要

我们现在所说的动力锂电池，包含电动自行车、电动摩托车，电动三轮车和电动汽车上用于驱动车辆行驶的电池。从用户的角度来说，对于动力电池要求无非就是，成本更低（花钱少），使用的寿命更长（用的久）和输出的电量更多（跑得更远）。

现在，我们就来说说一致性对动力电池包使用寿命和输出电量的影响。这里说的一致性影响，是指对整个电池包的影响，而不是对个别电芯的影响。一致性是存在于各个电芯，各个模组和各个工艺之中的。当然，主要的一致性差异还是在电芯与电芯之间，而这个电芯与电芯之间的一致性差异，导致的是整个电池组性能的下降。

动力电池成组pack的过程，就是从电芯成组成模组，再由模组成组成pack的自下而上，从个体到整体的过程：

电池、电芯、模组、电池包傻傻分不清？一文看懂动力电池结构

一致性差异的积累，也是在这个过程中一步一步积累起来的。首先，是电芯之间存在的固有差异，他是由电芯在生产时产生的差异。举个不是很贴切但是比较好理解的例子，三元电芯的正极材料由三种元素按照配比组成，镍、钴和锰。现在三种材料已经被处理成粉末状，并按照5:3:2进行混合，再搅拌均匀成一种新的粉末。我们将这些粉末涂抹到导电的基材上，得到了电池正极，将这一份基材切成100份小的，每一份用于生产出一个电芯，那在其他条件相同的情况下，每一个电芯的属性是一致的吗？

显然是不一致的，第一，在三种材料混合搅拌过程中，无法确保搅拌均匀，可能会遇到一大块的镍。就像炒菜的时候，不小心吃到一坨盐一样，这就是没有搅拌均匀。第二，搅拌好的混合料在往基材上涂的时候，是否能够涂得均匀也是一个问题，就像刷油漆，很难保证均匀一致。当然以上只是举例说明电芯生产过程中产生差异的可能性，不代表实际的生产过程。

电芯的差异性是不可避免的，而上面的差异性，是属于电芯内在的差异，是电芯本身就具有的。除了电芯本身的差异性意外，在电池包成组过程中，也会产生因pack工艺差异而导致的外部不一致因素。还是举个例子，某公司使用电阻焊点焊电芯，由于焊针属于消耗品，在使用过程中会不断磨损，因此第一批焊接的电芯和再次换针前最后一批焊接的电芯就会出现较大的差异。

在内在和外在的差异多方因素的影响下，就会出现1+1不等于2的情况。我们把这种影响叫做木桶效应。假设我们现在有一个木桶，桶的四壁是由长短不一的木块拼起来的，

而桶能装多少水，是由最短的那个木板决定的。

拿到动力电池来说，可以翻译成，动力电池包是由成百上千个具有差异的电芯组成的，电池包能输出的电量的多少是由最差的那一串电芯决定的。

为什么有这个道理呢，让我们再来看看动力电池里面的结构。动力电池是由一个个电芯通过串联和并联组成起来的，并联电压不变，增加容量，我们称之为一并；串联容量不变，增加电压，我们称之为一串。

由于锂电池过充和过放具有一定的危险性，严重的可能会导致起火和爆炸，因此在电池内部，电池管理系统会实时采集每一颗（其实是每一并电芯，但是每一并中，每一颗的电压是相等的）电芯的电压，当电压超过充电截止电压和低于放电截止电压时，主动切断电池，确保不会出现过充过放行为，保证电池安全。

在充电过程中，只要电池管理系统检测到这几千颗电芯中有一颗电池已经充满，就会停止整个充电过程。放电也是同理，只有有一颗电芯已经放完电，就会切断整个电池输出。想象一下，电池包里面有一颗电芯和别的电芯差距很大，大家才充电到80%时，他就充满了；另外又有一颗电芯，当别的电芯整体剩余电量在20%时，他已经放完了电。那电池包整体表现是啥样呢，就是整个电池包放电到20%就会停止，充电到80%也会停止。

换句话说，电池只发挥了20%～80%这部分的功效，也就是说，电池实际的储电量只有额定标量的60%。按照咱用户的体验来说，就是一充电就满了，一放电就完了。这还是短期来看的效果，长期来看，会直接损耗电池，加快电池不可逆的容量降低。

电芯的一致性差异，就像新旧电池混用。差异大的电芯，除了会拖累正常的电芯，还是整个电池包的薄弱点，过充、过放、发热等都是从他们那开始的。

那通常是怎么保证一致性的呢，电池厂在生产电池时，会对每一颗电芯进行测试，n里挑一，选出参数最一致的分为一组。一般越是大厂，电芯基数越多，能选出的最接近的电芯越多，配的组也就越一致。

生产方面保证工艺一致性，自动化、损耗性设备定期、定量更换，工艺检测。小厂就算了，人工焊，焊一半，换个人来继续都有可能。

由于文章篇幅过长，我们下次再来讲当感觉到“一充就满，一放就空”时有哪些办法可以补救。

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