動力電池漫談-動力電池的一致性為什麼那麼重要

我們現在所説的動力鋰電池，包含電動自行車、電動摩托車，電動三輪車和電動汽車上用於驅動車輛行駛的電池。從用户的角度來説，對於動力電池要求無非就是，成本更低（花錢少），使用的壽命更長（用的久）和輸出的電量更多（跑得更遠）。

現在，我們就來説説一致性對動力電池包使用壽命和輸出電量的影響。這裏説的一致性影響，是指對整個電池包的影響，而不是對個別電芯的影響。一致性是存在於各個電芯，各個模組和各個工藝之中的。當然，主要的一致性差異還是在電芯與電芯之間，而這個電芯與電芯之間的一致性差異，導致的是整個電池組性能的下降。

動力電池成組pack的過程，就是從電芯成組成模組，再由模組成組成pack的自下而上，從個體到整體的過程：

電池、電芯、模組、電池包傻傻分不清？一文看懂動力電池結構

一致性差異的積累，也是在這個過程中一步一步積累起來的。首先，是電芯之間存在的固有差異，他是由電芯在生產時產生的差異。舉個不是很貼切但是比較好理解的例子，三元電芯的正極材料由三種元素按照配比組成，鎳、鈷和錳。現在三種材料已經被處理成粉末狀，並按照5:3:2進行混合，再攪拌均勻成一種新的粉末。我們將這些粉末塗抹到導電的基材上，得到了電池正極，將這一份基材切成100份小的，每一份用於生產出一個電芯，那在其他條件相同的情況下，每一個電芯的屬性是一致的嗎？

顯然是不一致的，第一，在三種材料混合攪拌過程中，無法確保攪拌均勻，可能會遇到一大塊的鎳。就像炒菜的時候，不小心吃到一坨鹽一樣，這就是沒有攪拌均勻。第二，攪拌好的混合料在往基材上塗的時候，是否能夠塗得均勻也是一個問題，就像刷油漆，很難保證均勻一致。當然以上只是舉例説明電芯生產過程中產生差異的可能性，不代表實際的生產過程。

電芯的差異性是不可避免的，而上面的差異性，是屬於電芯內在的差異，是電芯本身就具有的。除了電芯本身的差異性意外，在電池包成組過程中，也會產生因pack工藝差異而導致的外部不一致因素。還是舉個例子，某公司使用電阻焊點焊電芯，由於焊針屬於消耗品，在使用過程中會不斷磨損，因此第一批焊接的電芯和再次換針前最後一批焊接的電芯就會出現較大的差異。

在內在和外在的差異多方因素的影響下，就會出現1+1不等於2的情況。我們把這種影響叫做木桶效應。假設我們現在有一個木桶，桶的四壁是由長短不一的木塊拼起來的，

而桶能裝多少水，是由最短的那個木板決定的。

拿到動力電池來説，可以翻譯成，動力電池包是由成百上千個具有差異的電芯組成的，電池包能輸出的電量的多少是由最差的那一串電芯決定的。

為什麼有這個道理呢，讓我們再來看看動力電池裏面的結構。動力電池是由一個個電芯通過串聯和並聯組成起來的，並聯電壓不變，增加容量，我們稱之為一併；串聯容量不變，增加電壓，我們稱之為一串。

由於鋰電池過充和過放具有一定的危險性，嚴重的可能會導致起火和爆炸，因此在電池內部，電池管理系統會實時採集每一顆（其實是每一併電芯，但是每一併中，每一顆的電壓是相等的）電芯的電壓，當電壓超過充電截止電壓和低於放電截止電壓時，主動切斷電池，確保不會出現過充過放行為，保證電池安全。

在充電過程中，只要電池管理系統檢測到這幾千顆電芯中有一顆電池已經充滿，就會停止整個充電過程。放電也是同理，只有有一顆電芯已經放完電，就會切斷整個電池輸出。想象一下，電池包裏面有一顆電芯和別的電芯差距很大，大家才充電到80%時，他就充滿了；另外又有一顆電芯，當別的電芯整體剩餘電量在20%時，他已經放完了電。那電池包整體表現是啥樣呢，就是整個電池包放電到20%就會停止，充電到80%也會停止。

換句話説，電池只發揮了20%～80%這部分的功效，也就是説，電池實際的儲電量只有額定標量的60%。按照咱用户的體驗來説，就是一充電就滿了，一放電就完了。這還是短期來看的效果，長期來看，會直接損耗電池，加快電池不可逆的容量降低。

電芯的一致性差異，就像新舊電池混用。差異大的電芯，除了會拖累正常的電芯，還是整個電池包的薄弱點，過充、過放、發熱等都是從他們那開始的。

那通常是怎麼保證一致性的呢，電池廠在生產電池時，會對每一顆電芯進行測試，n裏挑一，選出參數最一致的分為一組。一般越是大廠，電芯基數越多，能選出的最接近的電芯越多，配的組也就越一致。

生產方面保證工藝一致性，自動化、損耗性設備定期、定量更換，工藝檢測。小廠就算了，人工焊，焊一半，換個人來繼續都有可能。

由於文章篇幅過長，我們下次再來講當感覺到“一充就滿，一放就空”時有哪些辦法可以補救。

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