鋰離子電池能量密度高，出於安全考慮一般體積不會設計的太大，而是將多個單體磷酸鐵鋰電池通過導電連接器串聯、並聯成電源，形成太陽能鋰電池組件，然而這需要面對一致性的問題。
不一致太陽能鋰電池參數的不一致通常包括容量、內阻、開路電壓等，電池單體性能的不一致，在生產過程中形成，在使用過程中會進一步加劇，同一個電池組內的單體電池，性能總是越弱越弱，並且加速變弱，而且單體電池之間各項參數的分散程度，會隨著老化程度的加深而變大。
本文將介紹不一致的單體電池在串聯和一起使用時，會對鋰離子電池PACK帶來什麼危害以及我們應該如何處理不一致的太陽能鋰電池問題。
不一致的太陽能鋰電池有哪些危害？
太陽能鋰電池組儲存容量損失
在太陽能鋰電池組的設計中，整體容量符合“木桶原則”，而最差的磷酸鋰鐵電芯的容量決定了整個太陽能鋰電池組的容量。為了防止過充過放，電池管理系統會採用以下邏輯：
放電時：當最低單體電池電壓達到放電截止電壓時，整個電池組停止放電；
充電過程中：當最高單體電壓觸及充電截止電壓時，停止充電。
另外，當較小容量的電池單體與較大容量的電池單體串聯使用時，較小容量的電池單體總是會處於完全放電狀態，而較大容量的電池單體總是會使用其部分容量，導致整個電池組的容量總是有一部分處於閒置狀態。
太陽能鋰電池組的儲存壽命縮短
同樣，鋰太陽能電池取決於壽命最短的磷酸鋰鐵電池。壽命最短的很可能是容量較低的磷酸鋰鐵電池。容量較低的磷酸鋰電池很可能會先達到壽命終點，因為它每次都是完全充放電。當一組磷酸鐵鋰電池焊接在一起並達到壽命終點時，整個太陽能鋰電池組也會跟著壽命終結。
太陽能電池組內阻增大
當相同的電流流過不同內阻的電池時，內阻較高的LiFePO4電池產生的熱量更多，導致電池溫度升高，加速電池的劣化速度，進一步增大內阻。內阻與溫升之間形成一對負回饋，加速高內阻電池的劣化。
以上三個參數並非完全獨立，深度老化的電芯內阻較高，容量衰減也更劇烈。雖然這些參數會相互影響，但分別解釋各自的影響方向，有助於更好地理解太陽能鋰電池不一致所帶來的危害。
如何處理鋰太陽能電池不一致問題？
熱管理
針對內阻不一致的磷酸鐵鋰電池發熱量差異問題，可以引入熱管理系統來調節整個電池組的溫差，使溫差保持在較小的範圍內。這樣，即使發熱量較大的電池單元溫升仍然較大，也不會與其他電池單元拉開距離，電池性能劣化程度也不會出現明顯差異。常見的熱管理系統包括風冷和液冷系統。
排序
分選的目的是將不同參數、不同批次的磷酸鐵鋰電池單體透過篩選分離出來，即使是同一批次的磷酸鋰電池單體，也需要進行篩選，確定一個電池組中磷酸鐵鋰電池單體的相對集中度，從而確定電池組的整體性能。分選方法包括靜態分選和動態分選。
均衡
由於磷酸鐵鋰電池單體的不一致性，會導致部分單體的端電壓領先其他單體，先達到控制閾值，導致整個系統的容量變小。電池管理系統BMS的均衡功能可以很好的解決這個問題。
當某個磷酸鐵鋰電池單體率先達到充電截止電壓，而其餘磷酸鐵鋰電池單體電壓滯後時，BMS會啟動充電均衡功能，或者接入電阻，將高壓磷酸鐵鋰電池單體的部分電量洩放出去，或者將能量轉移給低壓磷酸鐵鋰電池單體。這樣，充電截止條件解除，充電過程重新開始，電池組就能以更大的功率充電。
發佈時間：2024年9月3日