三元锂电池大有可为

　　　本文基于多年来对三元电池成组技术的研究结果，文中所述电池特指三元类电池。

　　1.三元电池的商业前景

　　回顾电池发展的历史，铅酸电池商业化时间超过100年以上，三元锂电池也有30年的应用经验，就电池技术而言，三元锂电池的技术（包括：标准化、单体能量密度和安全性）发展已经得到极大的提升，这为三元锂电池的广泛应用提供了无限的可能。

　　毫无疑问，在全球减少碳排放的大趋势下，锂电池已经由小容量的消费电子产品领域，逐步向中等容量的电动自行车、小型储能产品扩展，并向大容量的电动汽车、家庭储能进军。

　　随着三元锂电池能量密度以及安全性不断提升，在相当长的一定时期内，三元电池产品的优势将不断凸显，并得到更广泛的商业应用，如何开发出具有商业价值的大容量三元电池系统是这些应用的前提。

　　谈主动均衡技术三元锂电池大有可为

　　2.现阶段电池成组技术无法解决的问题

　　电池系统通常指由系统进行管理的电池包，可以简单地分为三部分：电池及连接构件、电池包内外结构部分和电池管理系统部分(简称BMS）。

　　首先，我们分析一下电池的基本特性。

　　电池是属于电化学产品，所以每个电池的化学反应的程度是不同的。比如：在充电和放电过程中，每个电池充入的电能和释放的电能都是不相等的，随着反应次数和强度的增加，表现为电池本身的电性能产生较大的差异，也就是电池的一致性变差。

　　在电池系统的应用中，通常由多个电芯通过并联和串联方式组成一个大的电池包，比如：电动汽车电池包可能由超过100级电池串联成组，任何一级电池的一致性的劣化将严重影响电池组的整体性能，也就是通常所说的“木桶的短板效应”，电性能最差的一级电池决定了电池包的整体性能。

　　3.了解我国新能源车主使用感受

　　在各个新能源车主的论坛之中，伟大的车主们做了全面的总结，“槽点”主要表现为：续航里程不足（明显虚标）、续航里程持续减少、充电量不足、充电跳电、SOC突然衰减等等。

　　显然，这些都是车主无法忍受的缺点，这些吐槽都指向一个原因，那就是电池的一致性变差。

　　非常不幸，全球电动汽车厂商还没有找到有效控制一致性的方法，虽然特斯拉选用一致性最好的松下电池，但是续航里程衰减的问题还是无法解决，他们可以做到续航里程的衰减不会明显影响到用户的感受，而我们国内新能源汽车厂商并不关注用户的感受。

　　4.电池成组的核心技术—主动均衡技术

　　现有的BMS技术只能实现最基本的功能，包括：电池物理参数实时监测；电池状态估计；在线诊断与预警；充、放电与预充控制、被动均衡管理等。我们看到，没有任何机制控制电池一致性的失控，特别是在放电过程中。

　　在控制一致性的方法中，被动均衡因为均衡电流太小（通常为几百毫安量级），均衡效果不明显，而且通过电阻释放电能会导致消耗的热量难以排放，又会导致电池包的内部温升。

　　由于被动均衡的局限性，各国尝试研究不同方法的主动均衡技术，包括：电容、电感（变压器）、DC/DC等方案，但是，由于均衡电流过小（几安量级）、系统设计复杂、器件性能不稳定和生产成本等因素，产品化进程困难重重。

　　在电池的发展史上，主动均衡技术一直是各国研究的重点，但是一直没有产生重大技术突破，甚至人们普遍认为主动均衡技术只能局限在实验室。

　　理想的主动均衡技术应该具有以下的技术特点：

　　（1）均衡电流应足够大（40KWH电池包的均衡电流应达到20安以上）以控制电池一致性变差

　　（2）在充电和放电过程中实现均衡管理

　　（3）低成本的载能器件和控制系统

　　5.结语

　　主动均衡技术的原理非常清楚，技术的难点是如何实现电能在电池之间进行转移，特别在超过100级串联的电池包里进行电能转移是难以想象的，现有的载能器件（比如：电容、电感、DC/DC方案）因为体积、连接、控制等因素，无法实现主动均衡技术的产品化。

　　就理想的主动均衡技术而言，实现能量转移的控制方法是主动均衡技术的关键，或者说，主动均衡技术是控制系统领域的问题。