電芯性能的不一致，都是在生產(chǎn)過(guò)程中形成，在使用過(guò)程中加深。同一個(gè)電池組內的電芯，弱者恒弱，且加速變弱。單體電芯之間參數的離散程度，隨著(zhù)老化程度的加深而加大。

動(dòng)力鋰電池，已經(jīng)穩穩占據了電動(dòng)汽車(chē)電源江湖老大的地位。使用壽命長(cháng)，能量密度高，還極具改進(jìn)潛力。安全性可以改，能量密度可以繼續上升。在可預見(jiàn)的時(shí)間里（傳說(shuō)大約2020年左右）就可以趕上燃油車(chē)的續航能力和性?xún)r(jià)比，步入電動(dòng)汽車(chē)的第一個(gè)成熟階段。然而鋰電池也有鋰電池的煩惱。

為什么鋰電池多數都是小個(gè)子

我們看到的鋰電池，圓柱電池，軟包電池、方形電池，一般都長(cháng)相清秀，完全找不到傳統鉛酸電池那樣的大塊頭，這是為什么？

能量密度高，鋰電池往往不敢設計成大容量。鉛酸電池的能量密度在40Wh/kg左右，而鋰電池，已經(jīng)超過(guò)150Wh/kg。能量集中度提高，對安全性的要求水漲船高。

首先，單只能量過(guò)高的鋰電池，遇到意外，引發(fā)熱失控，電池內部急劇反應，短時(shí)間內，過(guò)多的能量無(wú)處釋放，是非常危險的。尤其在安全技術(shù)，管控能力發(fā)展還不夠充分的時(shí)候，每只電池的容量都應該克制。

其次，被鋰電池殼體包裹起來(lái)的能量，一旦出現意外，消防員、滅火劑無(wú)法觸及、無(wú)能為力，只能在發(fā)生事故時(shí)隔離現場(chǎng)，任事故電池自行反應，能量燃盡為止。

當然，出于安全考慮，當前的鋰電池已經(jīng)設計了多重安全手段。拿圓柱電池為例。

安全閥，當電池內部反應超出正常范圍，溫度上升，并且伴隨生成副反應氣體，壓力達到設計值，安全閥自動(dòng)開(kāi)啟，泄掉壓力。安全閥打開(kāi)的一刻，電池完全失效。

熱敏電阻，有的電芯配置熱敏電阻，一旦出現過(guò)流，電阻在達到某一個(gè)溫度以后，阻值陡增，所在回路電流下降，阻止溫度的進(jìn)一步升高。

熔斷器，電芯配備具有過(guò)流熔斷功能的熔絲，一旦出現過(guò)流風(fēng)險，電路斷開(kāi)，避免惡性事故的發(fā)生。

鋰電池一致性問(wèn)題

鋰電池不能做成一大只，只好把眾多小電芯組織起來(lái)，大家勁往一處使，精誠合作，也能帶著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)飛起。這時(shí)候，就需要面對一個(gè)問(wèn)題，一致性。

我們日常的經(jīng)驗是，兩節干電池，正負極連接起來(lái)，手電筒就能發(fā)光，有誰(shuí)管它一致不一致的事情。而鋰電池的大規模應用，情形卻并非如此簡(jiǎn)單。

鋰電池參數的不一致主要是指容量、內阻、開(kāi)路電壓的不一致。不一致的電芯串并在一起使用，會(huì )出現如下問(wèn)題。

1、 容量損失。電芯單體組成電池組，容量符合“木桶原理”，最差的那顆電芯的容量決定整個(gè)電池組的能力。

為了防止電池過(guò)充過(guò)放，電池管理系統的邏輯如此設置：放電時(shí)，當最低的單體電壓達到放電截止電壓時(shí)，整個(gè)電池組停止放電；充電時(shí)，當最高單體電壓觸及充電截止電壓時(shí)，停止充電。

拿兩只電池串聯(lián)舉例。一只電池容量1C，另外一只容量只有0.9C。串聯(lián)關(guān)系，兩只電池通過(guò)同樣大小的電流。

充電時(shí)，容量小的電池必然先充滿(mǎn)，達到充電截止條件，系統不再繼續充電。放電時(shí)，容量小的電池也必然先放光全部可用能量，系統即刻停止放電。

這樣，容量小的電芯始終在滿(mǎn)充滿(mǎn)放，容量大的電芯卻一直使用部分容量。整個(gè)電池組的容量總有一部分處于閑置狀態(tài)

2、壽命損失。類(lèi)似的，電池組的壽命，由壽命最短的那顆電芯決定。很大可能性，壽命最短的電芯，就是那顆容量小的電芯。小容量電芯，每次都是滿(mǎn)充滿(mǎn)放，出力過(guò)猛，很大可能最先到達壽命的重點(diǎn)。一直電芯壽命終結，一組焊接在一起的電芯，也就跟著(zhù)壽終正寢。

3、內阻增大。不同的內阻，流過(guò)相同的電流，內阻大的電芯發(fā)熱量相對比較多。電池溫度過(guò)高，造成劣化速度加快，內阻又會(huì )進(jìn)一步升高。內阻和溫升，形成一對負反饋，使高內阻電芯加速劣化。

上面三個(gè)參數，并不完全獨立，老化程度深的電芯內阻比較大，容量衰減也更多。分開(kāi)說(shuō)明，只是想表述清楚它們各自的影響方向。

如何應對不一致性

電芯性能的不一致，都是在生產(chǎn)過(guò)程中形成，在使用過(guò)程中加深。同一個(gè)電池組內的電芯，弱者恒弱，且加速變弱。單體電芯之間參數的離散程度，隨著(zhù)老化程度的加深而加大。

當前，工程師應對單體電芯不一致，主要從三個(gè)方面考慮。單體電池分選，成組后熱管理，出現少量不一致時(shí)電池管理系統提供均衡功能。

1分選

不同批次的電芯，理論上不放在一起使用。即使相同批次的電芯，也需要經(jīng)過(guò)篩選，把參數相對集中的電芯放在一個(gè)電池組里，同一個(gè)電池包里。

分選的目的，是把參數相近的電芯挑選出來(lái)。分選方法，被研究了很多年，主要分靜態(tài)分選和動(dòng)態(tài)分選兩大類(lèi)。

靜態(tài)分選，針對電芯的開(kāi)路電壓，內阻，容量等特性參數進(jìn)行篩選，選取目標參數，引入統計算法，設定篩選標準，最后將同一批次的電芯區分成若干組。

動(dòng)態(tài)篩選，是針對電芯在充放電過(guò)程中表現出來(lái)的特性進(jìn)行篩選，有的選擇恒流恒壓充電過(guò)程，有的選取脈沖沖擊充放電過(guò)程，有的對比自身的充電和放電曲線(xiàn)之間的關(guān)系。

動(dòng)靜結合分選，用靜態(tài)篩選做初步分組，在此基礎上進(jìn)行動(dòng)態(tài)篩選，這樣劃分出來(lái)的組別更多，篩選準確性更高，但成本也會(huì )相應上升。

這里就小小體現了一把動(dòng)力鋰電池生產(chǎn)規模的重要性。大規模出貨，使得廠(chǎng)家可以進(jìn)行更精細的分選，得到性能更接近的電池組。如果產(chǎn)量太小，分組過(guò)多，一個(gè)批次都無(wú)法裝備一個(gè)電池包，再好的方法也無(wú)法施展了。

2熱管理

針對內阻不一致電芯，產(chǎn)生熱量不相同問(wèn)題。熱管理系統的加入，可以調節整個(gè)電池組的溫差，使之保持在一個(gè)較小的范圍里。生成熱量較多的電芯，依然溫升偏高，但不會(huì )與其他電芯拉開(kāi)差距，劣化水平就不會(huì )出現明顯的差距。

3均衡

電芯單體的不一致，某些電芯端電壓，總是超前于其他電芯，最先到達控制閾值，導致整個(gè)系統容量變小。為了解決這個(gè)問(wèn)題，電池管理系統BMS設計了均衡功能。

某一顆電芯率先到達充電截止電壓，而其余眾電芯電壓明顯滯后，BMS起動(dòng)充電均衡功能，或者接入電阻，放掉高電壓電芯的部分電量，或者把能量轉移走，放到低電壓電芯上去。這樣，充電截止條件被解除，充電過(guò)程重新開(kāi)始，電池包充入更多電量。

直到現在，電芯的不一致性，仍然是行業(yè)內研究的重要領(lǐng)域。電芯能量密度再高，遇到不一致性來(lái)攪局，電池包能力也會(huì )大打折扣。