锂电池精细微结构三维模型

锂电技术群正在讨论一个问题：一块容量80Ah的磷酸铁锂和一块容量160Ah的磷酸铁锂电池，假设两块电芯并联，都是满电状态，电压平台也一样，此时并联后的电池组开始放电，一共放电30Ah。此时，两块电芯剩余容量分别是多少？群友1：如果并联过程没有出现环流，那80Ah的电池放电10安时左右，160Ah的电池放电20Ah左右。群友2：如果电池结构和设计差不多，30Ah容量消耗应该按比例分配吧。群友3：并联的两个电池电压一致，电压一定，电流按电池内阻分配，内阻大的电流小，内阻小的电流大，和容量大小没关系。两个放电是一个外电路影响，电池内阻动态变化，因此电流分配是动态的，不是一定比例不变的，总的放电是每个电池瞬间放电的积分结果群友4：除非有BMS单独控制，这个容量的消耗应该是一个动态自我分配的过程，基于内阻的动态变化。群友5：假设电池设计和一致性高，电池容量高就是极片面积大，电池内阻小。容量，面积和内阻就是比例关系，容量消耗分配就是按照电池容量来图1AI解答群友6：如果单位面积的电极片活性材料载量相同，是可以假定单位面积的电极片的法向内阻相同的，这样子好像就可以利用极片面积的加和性来计算出大电池的内阻与小电池的内阻之比是8/16。因为小电池和大电池共用一个负载电阻，所以小电池的电流与大电池的电流之比就是两者的内阻之反比：10/20=8/16。如果是圆柱电池，其实是不可以这样子假定的。因为电池的近圆周处的内圈负极面积几乎等于外圈正极面积，而近圆心处的内圈负极面积小于外圈正极面积，这会使得单位电极面积的内阻下降。应该说，大电池的内阻与小电池的内阻之比是>8/16。还要考虑引线电阻和极耳电阻，小电池的引线电阻和极耳电阻之和小于大电池。这使得大电池的内阻与小电池的内阻之比更加>8/16。总结：小电池的电流与大电池的电流之比将会大于10/20(=8/16)。比如有可能是11/19或者是12/18.群友7：宁德时代就有AB电池解决方案？通过BMS控制功率分配：宁德时代的团队基于BMS的全新算法，提出并实现了在单个电池包中布置AB两种不同电芯的设计方案，AB既可以是铁锂+三元，也可以是锂电池+钠电池，还可以是其他更多种不同组合的混搭。如下图所示，这种混搭设计又可以分为以下几种：两种或多种不同电池的直接并联，电池类型的耦合是被动进行的，不使用中间电力电子转换器。两种电池的电压与负载的电压相同，两种电池类型的电压窗口必须匹配负载。由于两个电池组直接相连，因此无法控制功率分配。为了主动混搭均衡，两个电池之间增加电阻或者电流控制器件，使电池之间主动均衡。此外就是多个模组设计，模组之间配置DC/DC转换器。图2混合电池储能系统概念：（a）并联被动混合系统；（b）两种电池并联，之间带电阻器件；（c）两种电池并联，之间带电流控制器件；（d-e）双模组结构，不同的DC/DC转换器件连接方式。群友8：宁德时代的AB电芯方案是串联。来源：锂想生活