鋰離子電池一致性主要指單體電池性能的一致特性, 包括電池外特性的一致性, 內特性的一致性 (容量, 功率, 能量) . 其主要特點, 是由化學性能決定了電性能特性. 鋰離子電池一致性貫穿了從電芯的生產到電芯應用環節的串聯成組及系統, 客戶應用環節, 直到後期的梯級利用, 每個環節, 都需要圍繞其付出努力, 包括成本的投入.
所以, 我從設計的角度劃分了一下: 前一致性, 主要指電芯從材料開始生產過程, 如材料的採購, 混料, 塗布, 烘乾等生產環節, 直到化成老化出廠.
後一致性主要指成組的設計過程, 主要包括電芯從串聯成組開始, 直到包體, 系統, 從熱, 機, 電等多方面設計因素來確保系統電性能的高度一致性.
一方面這是通過Module和Pack工廠進行控制的.
另一方面靠內部的熱管理和均衡來進行調整.
其實這裡還需要追加一個環節, 那就是應用一致性, 包括車輛主要使用區域, 客戶駕乘習慣等. 這裡我們重點來討論, 作為設計人員可以把控的重點環節, 前, 後一致性的保證以及如何影響電池系統的壽命, 質保因素.
從參數分解來看, 以上部分是原因, 衡量離散度, 是根據電芯企業出廠和Pack企業進廠和出廠檢測以及後續跟蹤統計參數進行實現的.
前一致性精益求精, 後一致性科學控制
電芯成組的主要目的, 提升容量, 提升能量, 歸根到底就是提升電壓, 提升電流. 一方面適應整車對能量, 功率的需求; 一方面直接匹配電驅動系統. 同時, 在串聯提升電壓的過程, 又符合 '木桶' 原理 (以性能最低電芯為容量, 功率, 能量的計算) . 所以, 性能最好的電芯與性能最低的電芯差距越小, 性能釋放最充分, 也是最有利於能源的有效利用. 但是隨著系統迴圈次數增加, 時間增加, 這個差距會變得越來越大, 直到容量低於出廠時的標稱容量的80%, 70%這個界限, 從功率, 電量無法滿足整車需求的動力性, 行駛裡程而壽命告終. 下面我們從一組各個廠家對車輛產品的質量保證承諾可窺一斑.
上述所列案例說明, 廠家何來質保底氣? 主體是電芯本體一致性已非常優秀 (前一致性) , 加上成組, 成系統後的結構設計, 熱管理, 電池系統管理, 可靠的電器元件等整合設計的科學控制 (後一致性) , 電池系統自然可以完美的配合整車達到壽命的要求. 同時, 像Tesla 的底氣還來自於其前期產品model S Model X 運行數據: 車輛裡程達到15萬英裡 (24萬公裡) 大部分的車輛電池損失不到10%.
前一致性如何控制
前一致性控制的幾個關鍵因素: 入口的材料, 生產設備, 生產環境, 生產工藝, 測試, 老化方法及時長, 篩選工藝等, 越是在前端, 投入的成本越低, 後端越容易控制, 分選.
後一致性如何控制
終生保用
電芯的終生保用, 除了是廠家更多的市場營銷成份之外, 從技術角度, 還需要有一個明確的質保描述. 否則就是一本糊塗帳. 反而降低了客戶對品牌的認可度. 任何產品都是有使用期限的. 沒有量化的質保是一筆糊塗帳, 最終無法真正意義取得客戶的信任.
小結:
電池的一致性, 是一個永遠無法完全解決的難題. 但是可以通過各種技術及控制手段, 提升一致性的高度, 提升可利用電量, 也是資源的有效利用.
