锂离子电池能量密度高，出于安全考虑一般体积不会设计的太大，而是将多个单体磷酸铁锂电池通过导电连接器串联、并联成电源，形成太阳能锂电池组件，然而这需要面对一致性的问题。
不一致太阳能锂电池参数的不一致通常包括容量、内阻、开路电压等，电池单体性能的不一致，在生产过程中形成，在使用过程中会进一步加剧，同一个电池组内的单体电池，性能总是越弱越弱，并且加速变弱，而且单体电池之间各项参数的分散程度，会随着老化程度的加深而变大。
本文将介绍不一致的单体电池在串联和一起使用时，会给锂离子电池PACK带来什么危害以及我们应该如何处理不一致的太阳能锂电池问题。
不一致的太阳能锂电池有哪些危害？
太阳能锂电池组存储容量损失
在太阳能锂电池组的设计中，整体容量符合“木桶原则”，最差的磷酸铁锂电芯的容量决定了整个太阳能锂电池组的容量。为了防止过充过放，电池管理系统会采用以下逻辑：
放电时：当最低单体电池电压达到放电截止电压时，整个电池组停止放电；
充电过程中：当最高单体电压触及充电截止电压时，停止充电。
另外，当较小容量的电池单体与较大容量的电池单体串联使用时，较小容量的电池单体总会处于完全放电状态，而较大容量的电池单体总会使用其部分容量，导致整个电池组的容量总是有一部分处于闲置状态。
太阳能锂电池组的储存寿命缩短
同样，锂太阳能电池取决于寿命最短的磷酸铁锂电池。寿命最短的很可能是容量较低的磷酸铁锂电池。容量较低的磷酸铁锂电池很可能最先达到寿命终点，因为它每次都是完全充放电。当一组磷酸铁锂电池焊接在一起并达到寿命终点时，整个太阳能锂电池组也会随之寿命终结。
太阳能电池组内阻增大
当相同的电流流过不同内阻的电池时，内阻较高的LiFePO4电池产生的热量更多，导致电池温度升高，加速电池的劣化速度，进一步增大内阻。内阻与温升之间形成一对负反馈，加速高内阻电池的劣化。
以上三个参数并非完全独立，深度老化的电芯内阻更高，容量衰减也更剧烈。虽然这些参数相互影响，但分别解释各自的影响方向，有助于更好地理解太阳能锂电池不一致性带来的危害。
如何处理锂太阳能电池不一致问题？
热管理
针对内阻不一致的磷酸铁锂电池发热量差异问题，可以引入热管理系统来调节整个电池组的温差，使温差保持在较小的范围内。这样，即使发热量较大的电池单元温升仍然较大，也不会与其他电池单元拉开距离，电池性能劣化程度也不会出现明显差异。常见的热管理系统包括风冷和液冷系统。
排序
分选的目的是将不同参数、不同批次的磷酸铁锂电池单体通过筛选分离出来，即使是同一批次的磷酸铁锂电池单体，也需要进行筛选，确定一个电池组中磷酸铁锂电池单体的相对集中度，从而确定电池组的整体性能。分选方法包括静态分选和动态分选。
均衡
由于磷酸铁锂电池单体的不一致性，会导致部分单体的端电压领先于其他单体，先达到控制阈值，从而导致整个系统的容量变小。电池管理系统BMS的均衡功能可以很好的解决这个问题。
当某个磷酸铁锂电池单体率先达到充电截止电压，而其余磷酸铁锂电池单体电压滞后时，BMS会启动充电均衡功能，或者接入电阻，将高压磷酸铁锂电池单体的部分电量泄放出去，或者将能量转移给低压磷酸铁锂电池单体。这样，充电截止条件解除，充电过程重新开始，电池组就能以更大的功率充电。
发布时间：2024年9月3日