鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2316次 | 2022年06月01日
鋰電池壽命的講解
國標(biāo)規(guī)定的鋰離子電池循環(huán)壽命測試條件及要求:在環(huán)境溫度20℃±5℃的條件下,以1C充電,當(dāng)電池端電壓達(dá)到充電限制電壓4.2V時(shí),改為恒壓充電,直到充電電流小于或等于1/20C,停止充電,擱置0.5h~1h,然后以1C電流放電至終止電壓2.75V,放電結(jié)束后,擱置0.5h~1h,再進(jìn)行下一個(gè)充放電循環(huán),直至持續(xù)兩次放電時(shí)間小于36min,則認(rèn)為壽命終止,循環(huán)次數(shù)必須大于300次。
從國標(biāo)的含義上看,我們提煉出兩點(diǎn):
1、這個(gè)含義規(guī)定了循環(huán)壽命的測試是以深充深放方式進(jìn)行的;?
2、鋰離子電池的循環(huán)壽命按照這個(gè)模式,經(jīng)過≥300次循環(huán)后容量仍然有60%以上可用容量。
2影響鋰離子電池壽命的因素
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
1.鋰離子電池壽命有關(guān)的因素
根據(jù)電池大學(xué)認(rèn)為,影響鋰離子電池壽命的重要因素有以下:
1)充電次數(shù);
2)放電深度;
3)充電截止電壓;
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
4)充電速度;
5)使用溫度;
2.充電次數(shù)對(duì)壽命的影響
很多消費(fèi)者甚至是部分工程師認(rèn)為,很多鋰離子電池規(guī)格書上標(biāo)注的壽命估算:充電次數(shù)300次左右,以為是只要插入充電器一次,就算一次充電,這樣估算的話,假如消費(fèi)者一天插入充電器2次,電池壽命就只有半年不到了。由于很多人認(rèn)識(shí)電池還是停留在鎳氫電池和鎳鎘電池上,由于該類型的電池是具備記憶效應(yīng),但是鋰離子電池沒有記憶效應(yīng),電池大學(xué)認(rèn)為,鋰離子電池的一次完整循環(huán)應(yīng)該這樣描述:鋰離子電池以1C(充電最大電流)的電流充電到額定電壓4.2V,并且以0.05C充電電流涓流充電至電池飽和,然后再以1C的放電速度放電到3V,此過程為一次完整的充放電循環(huán)。沒有充滿沒有放完都不算一次完整的充放電循環(huán)。假如你的電池從滿電狀態(tài),用了十分之一的電量,然后又充滿了,這是十分之一個(gè)循環(huán),這樣充10次,才基本算一個(gè)循環(huán)。一般的鋰離子電池的壽命的循環(huán)次數(shù)是300~500次(此時(shí)電池并沒有完全損壞,只是容量只有初始容量的60%~70%)。
很多消費(fèi)者甚至是部分工程師認(rèn)為,鋰離子電池充電次數(shù)過多是有損電池的,所以使用過程中,都是滿充滿放,等到電池容量接近0再充電,充電截止電壓設(shè)置為最高的閾值電壓4.2V。電池大學(xué)卻認(rèn)為,鋰離子電池放電深度越低越好,如下圖2,舉個(gè)例子,1AH的LiPO4電池,100%DoD時(shí),循環(huán)次數(shù)約600次,壽命內(nèi)供應(yīng)的容量J=1AH*600=600AH,假如以40%的DoD深度放電,可以循環(huán)3000次,壽命內(nèi)供應(yīng)的容量J=1AH*0.4*3000=1200AH,比100%放電深度提高了50%的壽命。豐田的雙擎混動(dòng)汽車,電池供應(yīng)8年16萬公里的質(zhì)保,對(duì)外宣傳就是:淺充淺放,壽命更長。
4.充電電壓對(duì)壽命的影響
電池大學(xué)認(rèn)為,充電截止電壓對(duì)電池的壽命影響是關(guān)鍵性的,鋰離子電池在4.2V以下,有兩個(gè)重要的準(zhǔn)則:
1、充電截止電壓在4.2V以下,每降低0.1V,可充電的循環(huán)次數(shù)就會(huì)提高一倍。
2、充滿電壓每下降70mV,電池的可用容量就會(huì)降低10%。
電動(dòng)汽車,衛(wèi)星中的鋰離子電池還必須具有8年以上的使用壽命。為實(shí)現(xiàn)此目的,電池僅被充電至3.90V/電池或更低。NASA的一個(gè)有趣發(fā)現(xiàn)是,駐留在4.10V/電池以上的鋰離子由于陰極上的電解質(zhì)氧化而趨于分解,而充電至較低電壓的鋰離子則由于SEI在陽極上積聚而失去容量。美國國家特種航天局(NASA)報(bào)告說,一旦鋰離子在衛(wèi)星中傳遞了大約40,000個(gè)周期之后,它通過了8年大關(guān),則由這種現(xiàn)象引起的電池質(zhì)量惡化很快就會(huì)發(fā)展。充電至3.92V/電池似乎可以最大程度地延長使用壽命,但這只能使容量降低約60%。瑞典查爾默斯科技大學(xué)報(bào)告說,使用降低的50%SOC(state-of-charge充電方式)充電量可使汽車鋰離子電池的預(yù)期壽命提高44–130%。
大多數(shù)用于手機(jī),筆記本電腦,平板電腦和數(shù)碼相機(jī)的設(shè)計(jì)者將將鋰離子電池充電至4.20V。這是運(yùn)行的極限閾值。因?yàn)橄M(fèi)電子更新周期一般是3年,使用者希望的是更長的續(xù)航時(shí)間,很多山寨品牌就是為了追求榨干所有的容量,將充電電壓提高到4.3V甚至更高。另一方面,工業(yè)界更關(guān)注壽命,并可能選擇較低的電壓閾值,充電閾值由各個(gè)廠家自行設(shè)定,并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。
5.充電速度如何影響壽命
電池大學(xué)認(rèn)為,鋰離子電池充電速度(充電電流)對(duì)鋰離子電池的壽命有關(guān)鍵的影響,充電速度越快,電池的壽命越短。下圖5是900mAH鋰離子電池作為比較實(shí)驗(yàn),C:電池表示的容量數(shù)值。例如,2600mAh的鋰充電電池,1C=2.6A;3400mAh的鋰充電電池1C=3.4A。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,1C的充電速度,500個(gè)循環(huán)后剩余滿容量為800mAH,減少100mAH,容量下降約11%。假如以2C的充電速度充電,500個(gè)循環(huán)后剩余滿容量為500mAH,減少400mAH,容量下降約44%?,F(xiàn)在的手機(jī)廠商都在追求充電速度,卻是犧牲電池壽命為代價(jià),好在消費(fèi)電子更新頻率足夠高。
6.溫度對(duì)壽命的影響?
電池大學(xué)認(rèn)為,鋰離子電池的工作溫度對(duì)電池壽命有很大的影響,實(shí)驗(yàn)顯示,鋰離子電池經(jīng)歷過100次的循環(huán)充放電,在20℃時(shí),NCM材質(zhì)鋰離子電池的容量只下降到97.7,而溫度升高到60℃,電池的容量下降到只有60%左右。所以要盡可能讓電池維持在常溫的狀態(tài)。
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