锂电池PACK放电容量影响因素

锂离子电池PACK首要是将电芯经挑选、配组、组包和装配后进行电功能测验，确认出容量、压差是否合格的产品。

电池串并联单体之间的共同性是在电池PACK中需求特别考虑的，只有具有杰出的容量、荷电状况、内阻、自放电共同性等才能完成电池组容量的发挥和释放，若共同性不良会严重影响电池组全体功能，乃至会引发过充电或过放电以致构成安全隐患。而杰出的配组方案是提高单体共同性的有效途径。

锂离子电池受环境温度的影响约束，温度过高或过低都会对电池容量发生影响。电池长时刻在高温条件下作业其循环寿数可能受影响，温度过低则容量难以发挥。放电倍率体现出电池的大电流充放电才能，倍率过小，充放电速度慢，影响测验功率；倍率过大，因为电池的极化效应和热效应等，容量会有所下降，因而需求挑选适合的充放电倍率。

一、配组共同性

杰出的配组既能够提高电芯利用率，又能够操控好单体共同性，是完成电池组放电获得杰出放电容量及循环安稳性的基础。而配组不佳电池单体容量交流阻抗的离散程度会加重，继而削弱电池组循环功能及可用容量。有人提出了一种根据电池的特征向量来进行电池配组的办法。该特征向量反映单体电池的充放电电压数据与规范电池的充放电数据的类似性程度。电池的充放电曲线越接近规范曲线，其类似程度也就越高，相关系数越接近于1。这种配组办法以单体电压的相关系数为主，再结合其他参数来进行配组，能得到比较好的配组效果。这种办法的难点在于需求供给规范的电池特征向量。因为出产水平的约束，每批出产的电池之间必定存在差异，想要得到一组各批电池均适合的特征向量非常困难。

选用定量分析法分析单体电池之间的差异点评办法。首先选用数学办法对影响电池功能的关键点进行提取，然后进行数学抽象，完成电池功能的归纳点评和比较，将对电池功能的定性分析转化成定量分析，为电池组的归纳功能最佳配组提出了一种能够实践操作的简单办法。提出了基于电池挑选配组的归纳功能点评系统，将片面的德尔菲打分和客观的灰色相关度测算结合起来，建立了电池的多参数灰色相关模型，克服了以单一目标作为点评规范的片面性，完成了对功率型动力电池的功能点评，点评成果得到的相关度为电池后期的挑选配组供给了牢靠的理论依据。

动态特性配组法首要是根据电池的充放电曲线来完成配组功能，其详细完成步骤是首先提取曲线上的特征点，构成一条特征向量，根据每条曲线之间特征向量之间的间隔为配组目标，经过选取适合的算法来完成曲线的分类，然后完成电池的配组进程。这种配组办法对电池在作业时的功能改变考虑周全。在此基础上再挑选其他适合的参数来进行电池配组，能分选出功能较为共同的电池。

二、充电方式

适合的充电制度关于电池放电容量有重要影响。充电深度浅，则放电容量会相应削减，若过充则会影响电池的化学活性物质构成不可逆的伤害，下降电池的容量和寿数。因而需求挑选适合的充电倍率、上限电压和恒压截止电流，以确保在完成充电容量的情况下，统筹优化充电功率和安全安稳性。目前动力锂离子电池多选用恒流-恒压充电形式。经过分析磷酸铁锂系统和三元系统电池在不同充电电流及不同截止电压下的恒流恒压充电成果，可知：(1)充电截止电压一守时，充电电流增大、恒流比减小，充电时刻缩短，但能耗添加；(2)充电电流一守时，跟着充电截止电压的下降，恒流充入比减小，充入容量和能量都在下降，为确保电池容量，磷酸铁锂电池的充电截止电压不能低于3.4V。需求平衡充电时刻和能量损耗，挑选适合的充电电流和截止时刻。

各单体SOC共同性很大程度上决议了电池组放电才能，而均衡充电为完成各单体放电初始SOC渠道附近供给了可能，能够提高放电容量和放电功率(放电容量/配组容量)。充电中的均衡方式是指动力电池在充电进程中的均衡，一般是在电池组单体电压到达或高于设定的电压时开端均衡，经过减小充电电流避免过充电。

根据电池组中单体电池的不同状况，经过电池组均衡充电操控电路模型、均衡电路微调单体电池的充电电流，提出了一种既能够完成电池组快速充电，又能够消除单体电池不共同对电池组循环寿数影响的均衡充电操控策略。详细是经过开关信号，将锂离子电池组全体能量对单体电池进行弥补，或许将单体电池能量向全体电池组进行能量转换。在电池组充电进程中，经过检测各个单体电池的电压值，当单体电池电压到达必定值时，均衡模块开端作业。把单体电池中的充电电流进行分流然后下降充电电压，分出的电流经模块转换将能量反应回充电总线，到达均衡的目的。

有人提出了一种变倍率充电均衡解决方案，该方案的均衡思维是只对能量低的单体电池进行附加能量补给，避免了将能量多的单体电池能量取出的进程，这就大大简化了均衡电路的拓扑结构。即选用不同的充电倍率对不同能量状况的单体电池进行充电，然后到达杰出的平衡效果。

三、放电倍率

放电倍率关于功率型动力电池而言是一个至关重要的目标。电池的大倍率放电，对正、负极资料和电解液等都是一个检测。对正极资料磷酸铁锂而言，其结构安稳，充放电进程应变小，具有大电流放电的基本条件，但不利因素是磷酸铁锂的导电才能较差。电解质内的锂离子扩散速度是影响电池放电倍率的首要因素，而电池内部离子的扩散又与电池的结构、电解质浓度密切相关。

因而不同的放电倍率导致电池的放电的时刻、放电电压渠道不同，然后导致放电容量的不同，这关于并联电池组来说尤为显着。因而需求挑选适合的放电倍率。电池的可用容量随放电电流的增大而减小。

姜翠娜等研讨了放电倍率对磷酸铁锂电池单体可放出容量的影响，将一组同一类型初始共同性较好的单体电池均以1C电流充电至3.8V，然后分别以0.1、0.2、0.5、1、2、3C的放电倍率放电至2.5V，记录电压与放出电量之间的关系曲线，如图1所示。试验成果表明，1、2C放出的容量分别是C/3放出容量的97.8%和96.5%，放出的能量分别是C/3放出的能量的97.2%和94.3%，由此可见跟着放电电流的增大，锂离子电池放出的容量和放出的能量有显着削减。

锂离子电池在放电时，一般选用国家规范1C，最大放电电流通常约束在2～3C。在大电流进行放电时，会发生较大的温升并导致能量的损耗。因而需实时监控电池组的温度，避免温度过高对电池构成损坏、削减电池的使用寿数。

四、温度条件

温度首要影响电池内部极片物质的活性和电解质功能。温度过高和过低对电池的容量都有较大的影响。

低温时电池的活性显着下降，锂的嵌入和脱出的才能下降，电池内阻、极化电压添加，实践可用容量削减，电池放电才能下降，放电渠道低、电池更加简单到达放电截止电压，表现为电池可用容量减小，电池能量利用功率下降。

温度升高时，在正负极之间的锂离子脱出和嵌入变得活跃，然后电池内阻减小，内阻稳守时刻变长，使得外电路中电子迀移量增多，容量得到更加有效的发挥。可是电池长时刻在高温环境下作业，正极晶格结构的稳定性会变差，电池的安全性会下降，电池的寿数会显着缩短。

李哲等研讨了温度对电池实践可放出容量的影响，记录了不同温度下电池实践放出电量与规范可放出容量(25℃时1C放电)的比值。将电池的容量改变与温度进行拟合，得到：式中：C为电池容量；T为温度；R2为该拟合的相关系数。试验表明，低温下电池容量衰减极快，而在常温左右容量跟着温度升高而添加。-40℃时电池的容量仅为标称值的1/3，而在0℃到60℃，电池容量从标称容量的80%升至100%。

分析认为，低温下欧姆内阻的改变率大于高温下的改变率，这表明低温对电池的活性影响较为显着，然后影响电池的可放出电量。跟着温度上升，充电和放电进程的欧姆内阻、极化内阻均下降。不过在较高温度时会破坏电池内的化学反应平衡和资料的安稳性，导致可能发生副反应，然后对电池容量和内阻发生影响，导致循环寿数缩短乃至下降安全性。

因而，高温和低温都会影响磷酸铁锂电池的功能和使用寿数，实践作业进程中应经过添加电池热办理等办法确保电池作业在适合的温度条件下。在电池组PACK测验环节能够建立25℃的恒温检测室。