基于串联充放电的锂动力电池单体一致性筛选方法

锂动力电池包内锂动力电池单体的串、并联结构对于锂动力电池单体的一致性要求是有差异的，而锂动力电池的物理化学本质特性导致在不同电路结构情况下，锂动力电池单体不一致所带来的后果也有所不同。

在串联电路中，流经所有锂动力电池单体的电流是一致的，由于锂动力电池单体内阻不同而使得锂动力电池单体的发热量不同，同时，容量小的锂动力电池相当于以相对较高的倍率进行充/放电，而且易发生过充和过放。

在并联电路中，所有锂动力电池单体端电压相同，所以各个锂动力电池单体都不会出现过充或者过放的情况，但因内阻差异引起的欧姆热和倍率差异仅限于较小的幅度(1%)，因此在并联电路中各锂动力电池单体间小幅度的不一致性不会明显加剧个别锂动力电池单体性能的衰变，即不会引起并联锂动力电池包性能衰变加速。

串联充放电是对出厂的锂动力电池单体进行串联后，再进行充放电，即把待筛选的锂动力电池单体串联进行充放电，根据充放电曲线筛选出一致性好的锂动力电池单体。这种筛选方法具有很多好处，只需要选择一个电压参数就可以进行筛选，参数比较单一，而且简便快捷和有效。

利用串联电路中流经各锂动力电池单体的电流严格相等的原理，可避免设备精度造成的容量测不准问题。所以消除了设备误差对一致性筛选的影响（电流精度小于1%以下的设备非常昂贵，而串联的电流绝对值相同，采用串联充放电筛选方法，可以避免设备的误差。）。仅用一个电压指标评判一致性比较容易进行统计和比较，此外，由于设备电压比较高，一般可以做到600～500V，可以很容易把放电的电量回馈到电网中，从而节约能源。

由于锂动力电池包内的锂动力电池单体的电阻、容量等的差别通常在1%以内，温度和倍率对锂动力电池性能衰变的影响相对较弱，而过充或过放则会造成电极材料结构劣化及锂损失，从而对个别锂动力电池单体性能衰变具有显著的加速影响，导致容量小的锂动力电池单体容量和内阻衰变加速。因此，串联的锂动力电池单体间的不一致性会导致锂动力电池包性能衰变加快，串联电路对于锂动力电池单体容量一致性具有相对更高的要求。

锂动力电池单体容量的一致性是保障锂动力电池包性能的最重要的基础特性，在实际工作中，通常采用设定的恒电流进行充/放电、采用设定电压值作为恒流充放电的截止条件，此时测得的容量是包含了极化等内阻影响因素的容量，可以为一致性判定和筛选提供更综合的信息。然而，普通充放电设备的电流精度为0.5～2%(而电压精度则为0.05～0.1%)，这与一致性筛选限定的波动幅度相等，这意味着测得容量的不确定度超过一致性要求的波动幅度，即一致性判定标准因为测试设备的原因实际上无法达到、也不能提高要求，而更高电流精度的充放电设备则意味着高成本。

对于具有复杂串并联结构的锂动力电池包，串联的锂动力电池单体容量间的差异是造成包性能衰变加速的主要原因。因此，锂动力电池单体容量的一致性(包含不同倍率条件下的锂动力电池单体容量)是锂动力电池一致性研究中最需关注的基础特性。其实质是关注锂动力电池单体间容量的差异而非绝对值，因此一致性研究面临的主要问题的实质是如何采用低成本的充放电设备实现高效率、准确地容量比较。在实际的筛选工作中，用静态筛选做初步分组，在此基础上进行动态筛选，这样划分出来的组别更多，筛选准确性更高，但成本也会相应上升，最理想的筛选结果是锂动力电池包内全部锂动力电池单体同时达到寿命终点。