鉅大LARGE | 點擊量：2317次 | 2022年06月01日
鋰電池壽命的講解
國標規定的鋰離子電池循環壽命測試條件及要求:在環境溫度20℃±5℃的條件下，以1C充電，當電池端電壓達到充電限制電壓4.2V時，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，放電結束后，擱置0.5h~1h，再進行下一個充放電循環，直至持續兩次放電時間小于36min，則認為壽命終止，循環次數必須大于300次。
從國標的含義上看，我們提煉出兩點：
1、這個含義規定了循環壽命的測試是以深充深放方式進行的；？
2、鋰離子電池的循環壽命按照這個模式，經過≥300次循環后容量仍然有60%以上可用容量。
2影響鋰離子電池壽命的因素
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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的因素
根據電池大學認為，影響鋰離子電池壽命的重要因素有以下：
1)充電次數；
2)放電深度；
3)充電截止電壓；
4)充電速度；
5)使用溫度；
2.充電次數對壽命的影響
很多消費者甚至是部分工程師認為，很多鋰離子電池規格書上標注的壽命估算：充電次數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。由于很多人認識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，但是鋰離子電池沒有記憶效應，電池大學認為，鋰離子電池的一次完整循環應該這樣描述：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。沒有充滿沒有放完都不算一次完整的充放電循環。假如你的電池從滿電狀態，用了十分之一的電量，然后又充滿了，這是十分之一個循環，這樣充10次，才基本算一個循環。一般的鋰離子電池的壽命的循環次數是300~500次（此時電池并沒有完全損壞，只是容量只有初始容量的60%~70%）。
很多消費者甚至是部分工程師認為，鋰離子電池充電次數過多是有損電池的，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，充電截止電壓設置為最高的閾值電壓4.2V。電池大學卻認為，鋰離子電池放電深度越低越好，如下圖2，舉個例子，1AH的LiPO4電池，100%DoD時，循環次數約600次，壽命內供應的容量J=1AH*600=600AH，假如以40%的DoD深度放電，可以循環3000次，壽命內供應的容量J=1AH*0.4*3000=1200AH，比100%放電深度提高了50%的壽命。豐田的雙擎混動汽車，電池供應8年16萬公里的質保，對外宣傳就是：淺充淺放，壽命更長。
4.充電電壓對壽命的影響
電池大學認為，充電截止電壓對電池的壽命影響是關鍵性的，鋰離子電池在4.2V以下，有兩個重要的準則：
1、充電截止電壓在4.2V以下，每降低0.1V，可充電的循環次數就會提高一倍。
2、充滿電壓每下降70mV，電池的可用容量就會降低10%。
電動汽車，衛星中的鋰離子電池還必須具有8年以上的使用壽命。為實現此目的，電池僅被充電至3.90V/電池或更低。NASA的一個有趣發現是，駐留在4.10V/電池以上的鋰離子由于陰極上的電解質氧化而趨于分解，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）報告說，一旦鋰離子在衛星中傳遞了大約40,000個周期之后，它通過了8年大關，則由這種現象引起的電池質量惡化很快就會發展。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報告說，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期壽命提高44–130％。
大多數用于手機，筆記本電腦，平板電腦和數碼相機的設計者將將鋰離子電池充電至4.20V。這是運行的極限閾值。因為消費電子更新周期一般是3年，使用者希望的是更長的續航時間，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，工業界更關注壽命，并可能選擇較低的電壓閾值，充電閾值由各個廠家自行設定，并沒有統一的標準。
5.充電速度如何影響壽命
電池大學認為，鋰離子電池充電速度（充電電流）對鋰離子電池的壽命有關鍵的影響，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驗，C：電池表示的容量數值。例如，2600mAh的鋰充電電池，1C=2.6A；3400mAh的鋰充電電池1C=3.4A。由實驗結果可知，1C的充電速度，500個循環后剩余滿容量為800mAH，減少100mAH，容量下降約11%。假如以2C的充電速度充電，500個循環后剩余滿容量為500mAH，減少400mAH，容量下降約44%。現在的手機廠商都在追求充電速度，卻是犧牲電池壽命為代價，好在消費電子更新頻率足夠高。
6.溫度對壽命的影響？
電池大學認為，鋰離子電池的工作溫度對電池壽命有很大的影響，實驗顯示，鋰離子電池經歷過100次的循環充放電，在20℃時，NCM材質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。
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