基于物理模型分析并联电池模组中单元间异质性和单元配置
系统与控制
2025-04-02 v1 系统与控制
摘要
在并联电池中，单元间（cell-to-cell, CtC）异质性可导致电流和热梯度，从而可能对电池性能和寿命产生不利影响。CtC异质性的来源包括制造工艺公差、较差的模组配置和不充分的热管理。了解哪些CtC异质性来源对电池性能影响最大至关重要，因为这可以提供宝贵的见解。本研究使用经过实验验证的电化学电池模型来模拟数百种电池配置，每种配置包括四个并联单元。我们进行统计分析，以评估关键单元级参数、互连电阻、单元间距和位置对性能和寿命的相对重要性。分析结果表明，电极活性材料容积比例的异质性主要影响模组的容量、能量和单元电流，导致显著的热梯度。然而，要充分捕捉输出行为，还必须考虑互连电阻、状态电荷（SOC）梯度以及温度对参数值的影响。此外，模组设计配置，特别是单元位置，会加剧热梯度，加速长期模组退化。该研究还提供了在模组设计中优化单元排列以减少热梯度并提升整体电池性能和寿命的见解。四单元的仿真结果表明，热梯度降低51.8%，导致长期能量损失降低5.2%。
引用
@article{arxiv.2504.00963,
title = {Analyzing cell-to-cell heterogeneities and cell configurations in parallel-connected battery modules using physics-based modeling},
author = {Simone Fasolato and Anirudh Allam and Simona Onori and Davide M. Raimondo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.00963},
year = {2025}
}