锂离子电池一致性主要指单体电池性能的一致特性, 包括电池外特性的一致性, 内特性的一致性 (容量, 功率, 能量) . 其主要特点, 是由化学性能决定了电性能特性. 锂离子电池一致性贯穿了从电芯的生产到电芯应用环节的串联成组及系统, 客户应用环节, 直到后期的梯级利用, 每个环节, 都需要围绕其付出努力, 包括成本的投入.
所以, 我从设计的角度划分了一下: 前一致性, 主要指电芯从材料开始生产过程, 如材料的采购, 混料, 涂布, 烘干等生产环节, 直到化成老化出厂.
后一致性主要指成组的设计过程, 主要包括电芯从串联成组开始, 直到包体, 系统, 从热, 机, 电等多方面设计因素来确保系统电性能的高度一致性.
一方面这是通过Module和Pack工厂进行控制的.
另一方面靠内部的热管理和均衡来进行调整.
其实这里还需要追加一个环节, 那就是应用一致性, 包括车辆主要使用区域, 客户驾乘习惯等. 这里我们重点来讨论, 作为设计人员可以把控的重点环节, 前, 后一致性的保证以及如何影响电池系统的寿命, 质保因素.
从参数分解来看, 以上部分是原因, 衡量离散度, 是根据电芯企业出厂和Pack企业进厂和出厂检测以及后续跟踪统计参数进行实现的.
前一致性精益求精, 后一致性科学控制
电芯成组的主要目的, 提升容量, 提升能量, 归根到底就是提升电压, 提升电流. 一方面适应整车对能量, 功率的需求; 一方面直接匹配电驱动系统. 同时, 在串联提升电压的过程, 又符合 '木桶' 原理 (以性能最低电芯为容量, 功率, 能量的计算) . 所以, 性能最好的电芯与性能最低的电芯差距越小, 性能释放最充分, 也是最有利于能源的有效利用. 但是随着系统循环次数增加, 时间增加, 这个差距会变得越来越大, 直到容量低于出厂时的标称容量的80%, 70%这个界限, 从功率, 电量无法满足整车需求的动力性, 行驶里程而寿命告终. 下面我们从一组各个厂家对车辆产品的质量保证承诺可窥一斑.
上述所列案例说明, 厂家何来质保底气? 主体是电芯本体一致性已非常优秀 (前一致性) , 加上成组, 成系统后的结构设计, 热管理, 电池系统管理, 可靠的电器元件等集成设计的科学控制 (后一致性) , 电池系统自然可以完美的配合整车达到寿命的要求. 同时, 像Tesla 的底气还来自于其前期产品model S Model X 运行数据: 车辆里程达到15万英里 (24万公里) 大部分的车辆电池损失不到10%.
前一致性如何控制
前一致性控制的几个关键因素: 入口的材料, 生产设备, 生产环境, 生产工艺, 测试, 老化方法及时长, 筛选工艺等, 越是在前端, 投入的成本越低, 后端越容易控制, 分选.
后一致性如何控制
终生保用
电芯的终生保用, 除了是厂家更多的市场营销成份之外, 从技术角度, 还需要有一个明确的质保描述. 否则就是一本糊涂帐. 反而降低了客户对品牌的认可度. 任何产品都是有使用期限的. 没有量化的质保是一笔糊涂帐, 最终无法真正意义取得客户的信任.
小结:
电池的一致性, 是一个永远无法完全解决的难题. 但是可以通过各种技术及控制手段, 提升一致性的高度, 提升可利用电量, 也是资源的有效利用.
