鋰電池生命循環(huán)到底是多少次？鋰電池壽命長，長到什么程度呢？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-07-07 19:05
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鋰電池生命循環(huán)到底是多少次？隨著社會節(jié)能環(huán)保的提倡，越來越多的環(huán)保型產品被應用到市場當中。而在電池行業(yè)，鋰電池憑借著眾多的優(yōu)勢迅速的占領了市場，并逐漸取代傳統(tǒng)鉛酸蓄電池。對于傳統(tǒng)電池來說，鋰電池具有壽命長，節(jié)能環(huán)保無污染，維護成本低，充放電完全，重量輕等等優(yōu)勢，總說鋰電池壽命長，長到什么程度？
鋰電池壽命多長
所謂鋰電池壽命是指電池在使用過一段時間后，容量衰減為標稱容量（室溫25℃，標準大氣壓，且以0.2C放電的電池容量）的70%，即可認為壽命終止。行業(yè)內一般以鋰電池滿充滿放的循環(huán)次數來計算循環(huán)壽命。在使用的過程中，鋰電池內部會發(fā)生不可逆的電化學反應導致容量下降，比如電解液的分解，活性材料的失活，正負極結構的坍塌導致鋰離子嵌入和脫嵌的數量減少等等。實驗標明，更高倍率的放電會導致容量更快的衰減，如果放電電流較低，電池電壓會接近平衡電壓，能釋放出更多的能量。
鋰電池的理論壽命約為800次循環(huán)，在商業(yè)化的可充電鋰電池中屬于中等。磷酸鐵鋰約為2000次，而鈦酸鋰據說可以達到1萬次循環(huán)。目前主流的電池廠家在其生產的電芯規(guī)格書中承諾大于500次，但是電芯在配組做成電池包后，由于一致性問題，主要是電壓和內阻不可能完全一樣，其循環(huán)壽命大約為400次。西安華邁長期制造鋰電池電池組。
什么是三元鋰電池？三元鋰電池壽命多長？
在電池行業(yè)，三元鋰電池憑借著眾多的優(yōu)勢迅速的占領了市場，并逐漸取代傳統(tǒng)鉛酸蓄電池。對于傳統(tǒng)電池來說，三元鋰電池具有壽命長，節(jié)能環(huán)保無污染，維護成本低，充放電完全，重量輕等等優(yōu)勢，總說三元鋰電池壽命長，長到什么程度？
在自然界中，鋰元素是最輕的、原子質量最小的金屬，鋰化學性質活潑，極易失去電子被氧化為Li+，標準電極電位為-3.045V，電化學當量為0.26g/Ah，鋰元素的這些特點決定了它是一種具有很高比能量的材料。三元鋰電池是指采用鎳鈷錳三種過渡金屬氧化物為正極材料的鋰二次電池。它充分綜合了鈷酸鋰良好的循環(huán)性能、鎳酸鋰的高比容量和錳酸鋰的高安全性及低成本等特點，利用分子水平混合、摻雜、包覆和表面修飾等方法合成鎳鈷錳等多元素協(xié)同的復合嵌鋰氧化物，是目前被廣泛研究和應用的一種鋰離子可充電電池。
三元鋰電池的理論壽命約為800次循環(huán)，在商業(yè)化的可充電鋰電池中屬于中等。磷酸鐵鋰約為2000次，而鈦酸鋰據說可以達到1萬次循環(huán)。目前主流的電池廠家在其生產的三元電芯規(guī)格書中承諾大于500次（標準條件下充放電），但是電芯在配組做成電池包后，由于一致性問題，主要是電壓和內阻不可能完全一樣，其循環(huán)壽命大約為400次。廠家推薦SOC使用窗口為10%~90%，不建議進行深度充放電，不然會對電池的正負極結構造成不可逆的損傷，若是以淺充淺放來計算的話，循環(huán)壽命至少有1000次。另外，鋰電池若是經常在高倍率和高溫環(huán)境下放電，電池壽命會大幅下降到不足200次。
鋰電池壽命
鋰電池生命循環(huán)次數是根據電池質量和電池材料來定的：
1、三元材料循環(huán)次數約800次。
2、磷酸鐵鋰電池循環(huán)次數約2500次。
3、正品電池和不良品電池循環(huán)次數是有區(qū)別的，正品電池按電池廠家規(guī)格書上的循環(huán)次數來設計生產的，而不良品電池循環(huán)次數有時可能邊50次都不到。
正規(guī)廠家生產的鋰電池，一般循環(huán)次數都是在2000-3000次。
18650型鋰電是電子產品中比較常用的鋰電池，常在筆記本電腦的電池中作為電芯使用。我們在使用時發(fā)現(xiàn)有時候18650鋰電池充不進電，下面我們來分析一下原因。
1.電池的電極觸點臟污，接觸電阻太大造成壓降太大，充電時主機認為已經充滿而停止充電；
2.內部充電電路出現(xiàn)故障，不能正常充電；
3.18650鋰電池內部出現(xiàn)故障。
18650電池充不進電解決辦法
1、充電器接口老化或者充電器本身損壞，更換新的充電器測試。
2、充電孔金屬被氧化造成接觸不良，屬于硬件故障，需要聯(lián)系售后詳細檢測維修。
3、充電線質量有問題，更換新的線。
4、電池本身壽命已盡或損壞，直接更換電池即可。
18650鋰電池修復原理
修復原理一：長時間使用的鋰電池的金屬表面會有一定程度的氧化，導致手機電池跟手機接觸不好，鋰電池使用時間變短，而用橡皮檫或其他清潔工具可擦除表面的生銹物質，讓電池與手機接觸變好。
修復原理二：低溫能使鋰電池內部的電解液發(fā)生變化，促進剛剛經過冷凍的電池發(fā)生化學反應。鋰電池的使用過程其實是一個充放電過程。在這期間，電池內的陰電荷和陽電荷相互交撞。電池之所以會越來越不經用，是因為在正常的室溫下，電子內部的動能比較大，因而電池處于活躍狀態(tài)，漏電情況相對頻繁。而將鋰電池放入低溫環(huán)境里，鋰電池表面的鋰膜與電解液的微觀結構，以及它們的交界面都會發(fā)生明顯變化，導致電池內部暫不活躍，漏電流減少。所以再次充電后，手機的待電時間會增加。
鋰電池的循環(huán)使用壽命約600多次。如果充電次數多了，分子的熱運動會使其內部分子排列微觀結構逐漸被破壞，存儲電荷效率會漸漸降低。而“冷凍的過程容易破壞電池原來的內部結構，短時間內或許可以增加充載電荷的能力，但長期使用未必有效。”，鋰電池內的微觀結構一旦被破壞，再要完全恢復過來是不可能的，長期使用這種方法會加速手機電池的損耗。
修復原理三：對手機進行深度放電，就是通過耗盡內部電能，來達到更深程度的再充電，這需要采用一些非常規(guī)的方法。想辦法將手機與一個1.5V小燈泡相連，鋰電池內部的電量會傳輸到小燈泡上，直到全部都放光。“手機需要通過較低的電壓慢慢耗盡電能。正常情況下，手機接通后若低于3.6伏的額定電壓，就會自動關機。”放完電后，再次充電的手機電池可以使用更長時間。
18650鋰電池修復方法
1、將你的電池全部用完后取下來，用溫度處理，電池在溫度不穩(wěn)定的情況下會大大的縮短使用時間，因為電池是沒有電的并且相當一部分鋰離子已經帶有記憶電了用這樣的方法可以使記憶電釋放一部分，冬天到了，放到外面一會，再那到屋里。
2、還有一種方法，取下電池，放一周左右，將電慢慢的消耗，需要先用機器將電完全消耗之后。然后再全沖，估記你現(xiàn)在的充電時間肯定很短了，沖滿后，斷開再沖，反復幾次，絕對有效。
電芯性能的不一致，都是在生產過程中形成，在使用過程中加深。同一個電池組內的電芯，弱者恒弱，且加速變弱。單體電芯之間參數的離散程度，隨著老化程度的加深而加大。
動力鋰電池，已經穩(wěn)穩(wěn)占據了電動汽車電源江湖老大的地位。使用壽命長，能量密度高，還極具改進潛力。安全性可以改，能量密度可以繼續(xù)上升。在可預見的時間里(傳說大約2020年左右)就可以趕上燃油車的續(xù)航能力和性價比，步入電動汽車的第一個成熟階段。然而鋰電池也有鋰電池的煩惱。
?1：為什么鋰電池多數都是小個子
我們看到的鋰電池，圓柱電池，軟包電池、方形電池，一般都長相清秀，完全找不到傳統(tǒng)鉛酸電池那樣的大塊頭，這是為什么?
能量密度高，鋰電池往往不敢設計成大容量。鉛酸電池的能量密度在40Wh/kg左右，而鋰電池，已經超過150Wh/kg。能量集中度提高，對安全性的要求水漲船高。
首先，單只能量過高的鋰電池，遇到意外，引發(fā)熱失控，電池內部急劇反應，短時間內，過多的能量無處釋放，是非常危險的。尤其在安全技術，管控能力發(fā)展還不夠充分的時候，每只電池的容量都應該克制。
其次，被鋰電池殼體包裹起來的能量，一旦出現(xiàn)意外，消防員、滅火劑無法觸及、無能為力，只能在發(fā)生事故時隔離現(xiàn)場，任事故電池自行反應，能量燃盡為止。
當然，出于安全考慮，當前的鋰電池已經設計了多重安全手段。拿圓柱電池為例。
安全閥，當電池內部反應超出正常范圍，溫度上升，并且伴隨生成副反應氣體，壓力達到設計值，安全閥自動開啟，泄掉壓力。安全閥打開的一刻，電池完全失效。
熱敏電阻，有的電芯配置熱敏電阻，一旦出現(xiàn)過流，電阻在達到某一個溫度以后，阻值陡增，所在回路電流下降，阻止溫度的進一步升高。
熔斷器，電芯配備具有過流熔斷功能的熔絲，一旦出現(xiàn)過流風險，電路斷開，避免惡性事故的發(fā)生。
?2：鋰電池一致性問題
鋰電池不能做成一大只，只好把眾多小電芯組織起來，大家勁往一處使，精誠合作，也能帶著電動汽車飛起。這時候，就需要面對一個問題，一致性。
我們日常的經驗是，兩節(jié)干電池，正負極連接起來，手電筒就能發(fā)光，有誰管它一致不一致的事情。而鋰電池的大規(guī)模應用，情形卻并非如此簡單。
鋰電池參數的不一致主要是指容量、內阻、開路電壓的不一致。不一致的電芯串并在一起使用，會出現(xiàn)如下問題。
?容量損失，電芯單體組成電池組，容量符合“木桶原理”，最差的那顆電芯的容量決定整個電池組的能力。
為了防止電池過充過放，電池管理系統(tǒng)的邏輯如此設置：放電時，當最低的單體電壓達到放電截止電壓時，整個電池組停止放電;充電時，當最高單體電壓觸及充電截止電壓時，停止充電。
拿兩只電池串聯(lián)舉例。一只電池容量1C，另外一只容量只有0.9C。串聯(lián)關系，兩只電池通過同樣大小的電流。
充電時，容量小的電池必然先充滿，達到充電截止條件，系統(tǒng)不再繼續(xù)充電。放電時，容量小的電池也必然先放光全部可用能量，系統(tǒng)即刻停止放電。
這樣，容量小的電芯始終在滿充滿放，容量大的電芯卻一直使用部分容量。整個電池組的容量總有一部分處于閑置狀態(tài)
?壽命損失，類似的電池組的壽命，由壽命最短的那顆電芯決定。很大可能性，壽命最短的電芯，就是那顆容量小的電芯。小容量電芯，每次都是滿充滿放，出力過猛，很大可能最先到達壽命的重點。一直電芯壽命終結，一組焊接在一起的電芯，也就跟著壽終正寢。
?內阻增大，不同的內阻，流過相同的電流，內阻大的電芯發(fā)熱量相對比較多。電池溫度過高，造成劣化速度加快，內阻又會進一步升高。內阻和溫升，形成一對負反饋，使高內阻電芯加速劣化。
上面三個參數，并不完全獨立，老化程度深的電芯內阻比較大，容量衰減也更多。分開說明，只是想表述清楚它們各自的影響方向。
?3：如何應對不一致性
電芯性能的不一致，都是在生產過程中形成，在使用過程中加深。同一個電池組內的電芯，弱者恒弱，且加速變弱。單體電芯之間參數的離散程度，隨著老化程度的加深而加大。
當前，工程師應對單體電芯不一致，主要從三個方面考慮。單體電池分選，成組后熱管理，出現(xiàn)少量不一致時電池管理系統(tǒng)提供均衡功能。
?分選
不同批次的電芯，理論上不放在一起使用。即使相同批次的電芯，也需要經過篩選，把參數相對集中的電芯放在一個電池組里，同一個電池包里。
分選的目的，是把參數相近的電芯挑選出來。分選方法，被研究了很多年，主要分靜態(tài)分選和動態(tài)分選兩大類。
靜態(tài)分選，針對電芯的開路電壓，內阻，容量等特性參數進行篩選，選取目標參數，引入統(tǒng)計算法，設定篩選標準，最后將同一批次的電芯區(qū)分成若干組。
動態(tài)篩選，是針對電芯在充放電過程中表現(xiàn)出來的特性進行篩選，有的選擇恒流恒壓充電過程，有的選取脈沖沖擊充放電過程，有的對比自身的充電和放電曲線之間的關系。
動靜結合分選，用靜態(tài)篩選做初步分組，在此基礎上進行動態(tài)篩選，這樣劃分出來的組別更多，篩選準確性更高，但成本也會相應上升。
這里就小小體現(xiàn)了一把動力鋰電池生產規(guī)模的重要性。大規(guī)模出貨，使得廠家可以進行更精細的分選，得到性能更接近的電池組。如果產量太小，分組過多，一個批次都無法裝備一個電池包，再好的方法也無法施展了。
?熱管理
針對內阻不一致電芯，產生熱量不相同問題。熱管理系統(tǒng)的加入，可以調節(jié)整個電池組的溫差，使之保持在一個較小的范圍里。生成熱量較多的電芯，依然溫升偏高，但不會與其他電芯拉開差距，劣化水平就不會出現(xiàn)明顯的差距。
?均衡
電芯單體的不一致，某些電芯端電壓，總是超前于其他電芯，最先到達控制閾值，導致整個系統(tǒng)容量變小。為了解決這個問題，電池管理系統(tǒng)BMS設計了均衡功能。
某一顆電芯率先到達充電截止電壓，而其余眾電芯電壓明顯滯后，BMS起動充電均衡功能，或者接入電阻，放掉高電壓電芯的部分電量，或者把能量轉移走，放到低電壓電芯上去。這樣，充電截止條件被解除，充電過程重新開始，電池包充入更多電量。
直到現(xiàn)在，電芯的不一致性，仍然是行業(yè)內研究的重要領域。電芯能量密度再高，遇到不一致性來攪局，電池包能力也會大打折扣。
