【《锂离子电池不一致性研究进展文献综述》2200字】

图1所示，锂离子电池组内不一致性的影响可通过木桶理论形象地解释ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>华旸</Author><Year>2019</Year><RecNum>203</RecNum><DisplayText>[5]</DisplayText><record><rec-number>203</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="09dexz9w59adeced09q5adw1azzt2azarfta"timestamp="1619832269">203</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>华旸</author><author>周思达</author><author>何瑢</author><author>崔海港</author><author>杨世春</author></authors></contributors><auth-address>北京航空航天大学交通科学与工程学院;</auth-address><titles><title>车用锂离子动力电池组均衡管理系统研究进展</title><secondary-title>机械工程学报</secondary-title></titles><periodical><full-title>机械工程学报</full-title></periodical><pages>73-84</pages><volume>55</volume><number>20</number><keywords><keyword>电动汽车</keyword><keyword>锂离子电池</keyword><keyword>不一致性</keyword><keyword>均衡控制</keyword></keywords><dates><year>2019</year></dates><isbn>0577-6686</isbn><call-num>11-2187/TH</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[5]。电池组内实际可用充电容量由当前实际容量最高单体的可充入容量决定，同理，可用放电容量由当前容量最低单体的可放电容量决定。故而当电池组内存在不一致性时，各单体的实际循环区间存在不一致性。由于动力电池在高SOC区间循环时负极易产生析锂现象，老化速度较快，因此对于存在不一致性的电池组而言其内部各单体的老化速度也不一致。KristapsVitols等人针对18650电池系统展开了研究，实验测试结果表明成组后电池组使用不一致性可达3%。此外，不一致性还会随时间累积而逐渐增大，导致电池组提前老化，并在充放电循环过程中可能导致过充和过放现象，引发电池热失控安全风险。图SEQ图\*ARABIC1电池不一致性对电池组实际容量的影响不一致性的产生锂离子电池组不一致性产生的原因众多，大体可分为生产因素与使用因素。前者因电池生产过程中的生产工艺、成组装配等产生，与电池内部性能差异相关，难以消除；后者是在使用中，电池受环境温度、使用工况等影响而产生的参数不一致和状态不一致，可通过均衡系统的优化控制进行管理。生产因素：锂离子电池制造工艺复杂，在生产过程中需包括涂布，制片，卷绕，组装，注液等多个机械化复杂工序，各工序内的控制精度、设备粗糙度等均会对电池性能产生微弱影响，累计后导致出厂电池存在不一致性。对于非同一批号的电池，因制造过程总存在不确定干扰，故而单体电池之间必定存在不一致性，甚至对于同一批号的电池而言，由于工艺误差等原因也可能存在较弱的不一致性。该部分不一致性表现为出厂时电池参数的不一致，包括内阻、锂离子浓度、隔膜厚度等。使用因素：出厂时经初筛后的锂离子电池组具有较好的一致性，但随着电池使用时间延长，弱不一致性逐渐扩大进而影响电池组性能。针对电动汽车的实际应用过程而言，高充放电倍率、宽温度使用区间是影响电池不一致性的重要因素。充放电倍率对于一致性的影响主要表现在加速容量小的单体电池的老化。研究结果表明，电池的不一致性可能在快充过程导致电池间老化速率不一致。对于容量偏小的单体电池而言，其相对充放电倍率要高于其他电池，可能导致其负极析锂电位超过临界值从而导致析锂，进而加速该单体的老化引发提前衰退。单体电池的容量决定了电池组的容量，并可能导致系统局部过充电、过放电等问题，引发系统热失控安全风险。此外，由于各单体电池内部欧姆电阻等也存在不一致性，导致电池在使用过程中产生的欧姆热、极化热等也不相同，结合电池组的热管理系统，电池组内部不可避免的存在温度不一致性，导致各单体之间的性能也存在微弱差异。由于温度而导致的不一致性也会加剧电池组内部分单体的快速老化，引发正反馈过程，影响电池组整体寿命与可用容量。这种现象在低温环境快速充电过程更为严重ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Wang</Author><Year>2019</Year><RecNum>16</RecNum><DisplayText>[6]</DisplayText><record><rec-number>16</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="09dexz9w59adeced09q5adw1azzt2azarfta"timestamp="1619831141">16</key><keyapp="ENWeb"db-id="">0</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Wang,Qingsong</author><author>Mao,Binbin</author><author>Stoliarov,StanislavI.</author><author>Sun,Jinhua</author></authors></contributors><titles><title>Areviewoflithiumionbatteryfailuremechanismsandfirepreventionstrategies</title><secondary-title>ProgressinEnergyandCombustionScience</secondary-title></titles><periodical><full-title>ProgressinEnergyandCombustionScience</full-title></periodical><pages>95-131</pages><volume>73</volume><section>95</section><dates><year>2019</year></dates><isbn>03601285</isbn><urls></urls><electronic-resource-num>10.1016/j.pecs.2019.03.002</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[6]。不一致性的改善电池不一致性难以完全消除，但可将其控制在安全边界范围内。对于生产因素导致的电池不一致性，可通过对生产工艺进行优化而得到改善。改善方法包括：提高原材料一致性（如正极材料、负极材料、电解液等），提高生产工艺均一性（如极片厚度、隔膜孔隙率等）等。同时，对于出厂的新电池进行分类处理也是改善电池组不一致性的重要方法，即出厂时按电池参数对电池进行初步筛选，如根据K-means聚类分析法按电池电压、内阻、容量、自放电率等综合参数对电池进行初筛，以使同一组内的电池具有较好的一致性。而对于成组后电池使用过程中产生的不一致性，则需通过其他方法进行改善。最重要的方法为均衡管理，其他方法也可在一定程度上改善电池组的不一致性。ChangweiJ等人ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Ji</Author><Year>2019</Year><RecNum>41</RecNum><DisplayText>[7]</DisplayText><record><rec-number>41</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="09dexz9w59adeced09q5adw1azzt2azarfta"timestamp="1619831276">41</key><keyapp="ENWeb"db-id="">0</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Ji,Changwei</author><author>Wang,Bing</author><author>Wang,Shuofeng</author><author>Pan,Shuai</author><author>Wang,Du</author><author>Qi,Pengfei</author><author>Zhang,Kai</author></authors></contributors><titles><title>Optimizationonuniformityoflithium-ioncylindricalbatterymodulebydifferentarrangementstrategy</title><secondary-title>AppliedThermalEngineering</secondary-title></titles><periodical><full-title>AppliedThermalEngineering</full-title></periodical><volume>157</volume><section>113683</section><dates><year>2019</year></dates><isbn>13594311</isbn><urls></urls><electronic-resource-num>10.1016/j.applthermaleng.2019.04.093</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[7]研究了动力电池一致性优化方法。建立的电池模组的电化学热耦合模型结果表明，对于18650电池而言，电池间隔对于电池组内温度一致性具有明显影响。如电池间隔增大到5.5时不一致性缩减13%。对于并联单体电池而言，自均衡现象也在一定程度上可以改善不一致性现象。VaclavKnap等人ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Knap</Author><Year>2017</Year><RecNum>36</RecNum><DisplayText>[8]</DisplayText><record><rec-number>36</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="09dexz9w59adeced09q5adw1azzt2azarfta"timestamp="1619831247">36</key><keyapp="ENWeb"db-id="">0</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Knap,Vaclav</author><author>Stroe,Daniel-Ioan</author><author>Christensen,AndreasE.</author><author>Propp,Karsten</author><author>Fotouhi,Abbas</author><author>Auger,DanielJ.</author><author>Schaltz,Erik</author><author>Teodorescu,Remus</author></authors></contributors><titles><title>Self-balancingfeatureofLithium-Sulfurbatteries</title><secondary-title>JournalofPowerSources</secondary-title></titles><periodical><full-title>JournalofPowerSources</full-title></periodical><pages>245-251</pages><volume>372</volume><section>245</section><dates><year>2017</year></dates><isbn>03787753</isbn><urls></urls><electronic-resource-num>10.1016/j.jpowsour.2017.10.078</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[8]研究了锂硫电池的自均衡现象，研究结果表明自均衡过程与电池温度、充放电倍率、高SOC条件下静置时间相关。NaotoKakimoto等人研究了多单体电池长时间静置条件下因漏电流产生的不一致性与自均衡现象，并提出了基于漏电流的电池等效电路模型。参考文献[1]国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》.汽车零部件.2020:33.[2]商讯.《节能与新能源汽车技术路线图2.0》发布,提出我国汽车发展面向2035年6大目标.商用汽车.2020:5.[3]LiW,FanY,RingbeckF,JöstD,HanX,OuyangM,etal.Electrochemicalmodel-basedstateestimationforlithium-ionbatterieswithadaptiveunscentedKalmanfilter.JournalofPowerSources.2020;476.[4]GaoY,ZhuC,ZhangX,GuoB.Implementationandevaluationofapracticalelectrochemical-thermalmodeloflithium-ionbatteriesforEVbatterymanagementsystem.Energy.2021;221.[5]华旸,周思达,何瑢,崔海港,杨世春.车用锂离子动力电池组均衡管理系统研究进展.机械工程学报.2019;55:73-84.[6]WangQ,MaoB,StoliarovSI,SunJ.Areviewoflithiumionbatteryfailuremechanismsandfirepreventionstrategies.ProgressinEnergyandCombustionScience.2019;73:95-131.[7]JiC,WangB,WangS,PanS,WangD,QiP,etal.Optimizationonuniformityoflithium-ioncylindricalbatterymodulebydifferentarrangementstrategy.AppliedThermalEngineering.2019;157.[8]KnapV,StroeD-I,ChristensenAE,ProppK,FotouhiA,AugerDJ,etal.Self-balancingfeatureofLithium-Sulfurbatteries.JournalofPowerSources.2017;372:245-51.[9]YangJ,CaiY,PanC,MiC.Anovelresistor-inductornetwork-basedequivalentcircuitmodeloflithium-ionbatteriesunderconstant-voltagechargingcondition.AppliedEnergy.2019;254.[10]NishihataM,FujiwaraK,IshiharaY,TodakaT,FunabashiT,NakashimaH,etal.Studyofcontrolmethodunderthe30-minbalancingruleforaPVsystem.SolarEnergyMaterialsandSolarCells.2009;93:1158-62.[11]ChenY,LiuX,FathyHK,ZouJ,YangS.Agraph-theoreticframeworkforanalyzingthespeedsandefficienciesofbatterypackequalizationcircuits.InternationalJournalofElectricalPower&EnergySystems.2018;98:85-99.[12]ZhangC,JiangY,JiangJ,ChengG,DiaoW,ZhangW.Studyonbatterypackconsistencyevolutionsandequilibriumdiagnosisforserial-connectedlithium-ionbatteries.AppliedEnergy.2017;207:510-9.[13]ZhengY,GaoW,OuyangM,LuL,ZhouL,HanX.State-of-chargeinconsistencyestimationoflithium-ionbatterypackusingmean-differencemodelandextendedKalmanfilter.JournalofPowerSources.2018;383:5