時間:2019-09-30|
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一、國標對鋰電池壽命的計算方法
國標規定的鋰電池循環(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,當電池端電壓達到充電限製電(diàn)壓4.2V時,改(gǎi)為恒(héng)壓(yā)充電,直到充電電流(liú)小於或等於1/20C,停止充電,擱置0.5h~1h,然(rán)後以1C電流放電至終止電壓2.75V,放電結束後(hòu),擱置0.5h~1h,再進行下(xià)一個充(chōng)放電循環,直至連續兩次放電時間小於36min,則認為(wéi)壽命終止,循環次數必須大於300次。
從(cóng)國標的定義上看,91n首页提煉出兩點:
1、.這個定義規定了循環壽命的測試是以深充深(shēn)放方式進行的;
2、鋰電池的循環壽命按照這(zhè)個模式,經過≥300次循環後容量仍然有60%以上(shàng)可用容量。
二(èr)、影響鋰電池壽命的因素
1. 鋰電池壽命(mìng)有關的因素
根據電池大學(xué)認(rèn)為,影響鋰電池壽命的(de)主要因(yīn)素有以下:
1) 充(chōng)電次數(shù);
2) 放電深度;
3) 充電截止電壓;
4) 充電速度;
5) 使用溫度(dù);
2. 充電次數對壽命(mìng)的影響
很多消費者甚至是部分工程(chéng)師認為,很多鋰電池規格書上標注的壽命估算:充電次數300次左右,以為是隻要插入充(chōng)電器(qì)一次,就算一次充電,這樣估算的(de)話(huà),如果消費者一天插入充(chōng)電(diàn)器2次,電池壽命(mìng)就隻有半年不到(dào)了。由於很多人認(rèn)識(shí)電池(chí)還是停留在鎳氫電(diàn)池和鎳鎘(gé)電(diàn)池上,由於該類型的電池是具備記憶效應,但是鋰電池(chí)沒有記憶效應(yīng),電池(chí)大學認為(wéi),鋰電池的一次完整循環應該這樣描述:鋰電池以1C(充電最大電(diàn)流)的電流充電到額定(dìng)電壓4.2V,並且以0.05C充電(diàn)電流涓(juān)流充電至電池飽和,然後(hòu)再以1C的放電速度放電(diàn)到3V,此過程為一次完整的充放(fàng)電循(xún)環。沒有充滿(mǎn)沒有放完都不算一次完整的充放電循(xún)環。如果你的(de)電池從滿電狀態,用了十分之一的電量,然後又充滿了,這是(shì)十分之一個(gè)循環,這樣(yàng)充10次,才基本算一個循環。一般的鋰電池(chí)的壽命的循環次數是300~500次(此時電池並沒有完全損壞,隻是容量隻有初始容量的60%~70%)。
三.放電(diàn)深度DoD對壽命的影(yǐng)響
很多消(xiāo)費者甚至是部分工程師認為,鋰電(diàn)池充(chōng)電次數過多是有損(sǔn)電池(chí)的,所以使用過程中(zhōng),都是滿充滿放,等到電(diàn)池容量接近0再充電,充電截止電壓設置(zhì)為最高的閾值電(diàn)壓4.2V。電池大學卻認為,鋰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(yuē)600次(cì),壽命內提供的容量 J=1AH*600=600AH,如果以40%的DoD深度放電,可(kě)以(yǐ)循環3000次,壽命內提供的(de)容量 J=1AH*0.4*3000=1200AH,比100%放電深度提(tí)高了50%的壽命。豐田的雙擎(qíng)混(hún)動汽(qì)車,電池提供8年16萬公裏的質保,對外宣傳(chuán)就(jiù)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(diàn)池(chí)的壽命影響是關鍵性的,鋰電池在4.2V以下(xià),有兩個重要的準則:
1、充電截止電壓在4.2V以下(xià),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(huì)降低10%。
電動汽車(chē),衛星中的鋰離子電池還必須具(jù)有8年以上的(de)使用壽命。為實現此目的(de),電池僅被(bèi)充電至3.90V /電池或(huò)更低。NASA的一個有趣發現(xiàn)是,駐留在4.10V /電池以上(shàng)的(de)鋰離子由於陰極上的電解(jiě)質氧化而趨於(yú)分解,而充(chōng)電至較低電壓的鋰離子則由於SEI在陽極上積聚而失去容量。美國國(guó)家航(háng)空航(háng)天局(NASA)報告說,一旦鋰離子在衛星中傳遞了大(dà)約40,000個周期之後,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(chí)似乎可以最大程度地延長使用壽命,但這隻能使容量降低約60%。瑞(ruì)典查爾默斯科技大學報(bào)告說,使用降低的50%SOC(state-of-charge 充電(diàn)方式 )充電量可使汽車鋰離子電池的(de)預期壽命提高(gāo)44–130%。
大多數用於手機,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(zhě)希望的是更長的續航時間,很多山寨品牌就是為了追求榨(zhà)幹所有的容量,將充電電壓提高到4.3V甚至更高。另一方麵,工業界更(gèng)關注壽命,並(bìng)可能選擇較低的電壓閾值(zhí),充電(diàn)閾值由各個廠家自行設定,並沒有統一的標(biāo)準(zhǔn)。
5. 充(chōng)電速度如何影響壽命
電池大學認為,鋰電池充電速度(充電電流)對鋰電池的壽命有關鍵的影響,充(chōng)電速度越(yuè)快,電池的壽命越短。下圖(tú)5是900mAH鋰電池作為對比(bǐ)實驗,C:電池表示的容量數值。例(lì)如(rú),2600mAh的鋰充電電(diàn)池(chí),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(sù)度,500個循環後剩餘滿容量為800mAH,減少100mAH,容量下降(jiàng)約11%。如果以2C的充電速度充電,500個循環後剩餘滿容量為500mAH,減(jiǎn)少400mAH,容量下降約(yuē)44%。現(xiàn)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(fèi)電子更新(xīn)頻率足夠高。
6. 溫度對壽命的影響?
電池大學認為,鋰電池的工作溫度對電池壽(shòu)命(mìng)有很大的影響(xiǎng),實驗顯(xiǎn)示,鋰電池經曆過100次的循環充(chōng)放電,在20℃時,NCM材質鋰電池的容量隻下降到97.7,而溫度升高到60℃,電池的容量下降到隻有(yǒu)60%左右。所以(yǐ)要盡可能讓電池維持在常溫的(de)狀態。
通過電池大學(xué)的結論,91n首页知道鋰電池的壽命評估和設計是一項係統的工程,涉及到充電次數、放電深度、充(chōng)電截止電壓、充電(diàn)速度、使用溫度(dù)五個(gè)關鍵因素,這些因素與成本、用戶體驗、性能、質量、可(kě)靠性息(xī)息相關,這就需要(yào)產品(pǐn)經(jīng)理在(zài)具體的產品中做取舍(shě),例如手機的(de)產品經理,追求的就是充電更快、續航更(gèng)長,壽命不要(yào)緊(一兩年就要(yào)換手機),而工業(yè)產品(pǐn)的產品經(jīng)理,基本(běn)是(shì)追求產品(pǐn)質量更穩定,壽命更長,充電速度和續航是可以降低優先級的。