鋰電池技術發展一直以控制成本、提高鋰電池的能量密度和功率密度、增強使用安全性、延長使用壽命和提高成組一致性等為主軸，而這些要素的提升依然是鋰電池目前面臨的最大挑戰。單體電池的不一致性是電池組性能的重要影響因素，它能降低電池組的可用容量，并降低電池組的循環壽命。那么造成鋰離子電池組不一致性的原因有哪些呢?

1.單體電池之間參數差異 ? ?

單體電池之間的狀態差異主要包括單體電池初始差異和使用過程中產生的參數差異。電池設計、制造、存儲以及使用過程中存在多種不可控制的因素，會影響電池的一致性。提高單體電池的一致性是提升電池組性能的先決條件。單體電池參數的相互影響，當前的參數狀態受初始狀態和時間累積作用的影響。

電池容量、電壓和自放電速率

電池容量不一致會使電池組各單體電池放電深度不一致。容量較小、性能較差的電池將提前達到滿充電狀態，造成容量大、性能好的電池不能達到滿充電狀態。電池電壓的不一致將導致并聯電池組中單體電池互充電，電壓較高的電池將給電壓較低的電池充電，這會加快電池性能的衰減，損耗整個電池組的能量。自放電速率大的電池容量損失大，電池自放電速率的不一致將導致電池荷電狀態、電壓產生差異，影響電池組的性能。

電池內阻

串聯系統中，單體電池內阻差異將導致各個電池的充電電壓不一致，內阻大的電池提前達到電壓上限，此時其他電池可能未充滿電。內阻大的電池能量損耗大，產生的熱量高，溫度差異進一步增大內阻差異，導致惡性循環。

并聯系統中，內阻差異將導致各個電池電流的不一致，電流大的電池電壓變化快，使各個單體電池的充放電深度不一致，造成系統的實際容量值難以達到設計值。電池工作電流不同，其性能在使用過程中會產生差異，最終會影響整個電池組的壽命。

2.充放電工況 ? ?

充電方式影響鋰電池組的充電效率和充電狀態，過充過放都會損壞電池，多次充放電后電池組會顯露不一致性。目前，鋰離子電池充電方式有數種，但常見的有分段恒流充電方式和恒流恒壓充電方式。恒流充電是較為理想的方式，能夠進行安全、有效的滿充；恒流恒壓充電有效結合了恒流充電和恒壓充電的優點，解決了一般恒流充電方式難以精準滿充的問題，避免了恒壓充電方式在充電初期電流過大對電池造成的影響，操作簡單方便。

3.溫度 ? ?

鋰電池在高溫和高放電倍率下的性能會有明顯衰減。這是因為鋰離子電池在高溫條件下和大電流使用時，會造成正極活性物質和電解液的分解，這是放熱過程，短時間放出等熱量能導致電池自身溫度進一步升高，溫度升高又加速了分解現象，形成惡性循環，加速分解使電池性能進一步下降。所以，如果電池組熱管理不當，會帶來不可逆性能損降。

電池組設計和使用環境差異會造成單體電池所處溫度環境不一致。由Arrhenius定律可知，電池的電化學反應速度常數與度呈指數關系，不同溫度下電池電化學特性不同。溫度會對電池電化學系統的運行、庫侖效率、充放電能力、輸出功率、容量、可靠性以及循環壽命產生影響。目前，主要開展的是溫度對電池組不一致性影響定量化研究。

4.電池外電路 ? ?

連接方式

在規模儲能系統中，電池將以串并聯的方式組合在一起，因此在電池和模塊之間會有許多連接電路和控制元件。由于每個結構件或元器件的性能和老化速度不同，以及每個連接點消耗的能量不一致，不同器件對電池的影響不一樣，造成電池組系統的不一致。并聯電路中電池衰減速度的不一致會加速系統的惡化。

連接片阻抗也會對電池組的不一致性產生影響，連接片阻值不盡相同，極柱到各單體電池支路的阻值不同，遠離極柱的電池因連接片較長而阻值較大，電流則較小，連接片會使得與極柱相連的單體電池最先達到截止電壓，造成能量利用率降低，影響電池性能，而且該單體電池提前老化會導致與其相連的電池過充，造成安全隱患。

隨著電池循環次數增多，將造成歐姆內阻增加，容量衰減，歐姆內阻與連接片阻值的比率將發生變化。為保證系統安全性，必須考慮連接片阻值的影響。

BMS輸入電路

電池管理系統(BMS)是電池組正常運行的保障，但BMS輸入電路會對電池的一致性產生不利影響。電池電壓的監測方法有精密電阻分壓、集成芯片采樣等，這些方法由于電阻與電路板通路的存在，無法避免采樣線外載漏電流，電池管理系統電壓采樣輸入阻抗將增加電池荷電狀態(SOC)的不一致性，影響電池組的性能。

5.SOC估算誤差 ? ?

SOC不一致產生的原因有單體電池初始標稱容量不一致和工作中單體電池標稱容量衰減速度不一致。對于并聯電路，單體電池的內阻差異會造成電流分配不均，進而導致SOC的不一致。SOC算法包括安時積分法、開路電壓法、卡爾曼濾波法、神經網絡法、模糊邏輯法、放電測試法等。

安時積分法在起始荷電狀態SOC0比較準確時有較好的精度，但是庫侖效率受電池荷電狀態、溫度和電流等狀態的影響較大，難以準確測量，因此安時積分法很難達到荷電狀態估計的精度要求。開路電壓法在較長時間靜置之后，電池的開路電壓與 SOC 存在確定的函數關系，通過測量端電壓來獲得SOC的估計值。開路電壓法具有估算精度高的優點，但是靜置時間長的缺點也限制了其使用范圍。

審核編輯：湯梓紅