隨著新能源汽車的續(xù)航里程受到限制，如何提高續(xù)航能力影響了整個市場。而在電池行業(yè)，三元鋰電池憑借著眾多的優(yōu)勢迅速的占領了3C、汽車等市場，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，在一些宣傳的資料里，有人認為三元鋰電池壽命長，真的是這樣嗎?它的生命循環(huán)周期究竟多少次呢?讓我們來揭開真相。

 

什么是三元鋰電池?

 

在自然界中，鋰元素是最輕的、原子質(zhì)量最小的金屬，鋰化學性質(zhì)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。

 

理論壽命僅是中等水平

 

三元鋰電池壽命是在使用到一定程度后，容量衰減程度比例所計算的，直接到容量壽命為零終止。業(yè)內(nèi)算法一般是三元鋰電池充滿電之后放電一次，這叫循環(huán)壽命。在使用過程中，鋰電池內(nèi)部發(fā)生不可逆化學反應會造成電池容量的下降，比如使用不當?shù)那闆r，或者極高溫或者極低溫情況下使用。比如電解液的分解，活性材料的失活，正負極結(jié)構的坍塌導致鋰離子嵌入和脫嵌的數(shù)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。

 

三元鋰電池理論壽命為1200次完全充放電，也就是完全循環(huán)壽命，按使用頻率來說，三天一次完全充放電，一年120次完全充放電，三元鋰電池使用壽命達到十年，即使使用過程中有損耗或者充放電天數(shù)減少，也可以達到八年，注意，這里說的是容量壽命，在八年之后三元鋰電池的容量還會有百分之六十以上，這是標準性所在。

 

三元鋰電池的理論壽命，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(jù)說可以達到1萬次循環(huán)。目前主流的電池廠家在其生產(chǎn)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(nèi)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(jié)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(jīng)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。，三元材料電池與磷酸鐵鋰材料電池在不大于10 C 充電時，恒流充電容量/ 總?cè)萘勘壤裏o明顯差距，10 C 以上倍率充電時，磷酸鐵鋰電池恒流充電容量/ 總?cè)萘勘壤^小，充電倍率越大，恒流充電容量/ 總?cè)萘勘壤c三元材料電池差距越明顯，這主要與磷酸鐵鋰在30%～80%SOC 是電壓變化較小有關，如負極使用軟碳或硬碳，磷酸鐵鋰電池大倍率充電性能夠達到三元電池的水平。

 

圖3 中三元材料電池循環(huán)3 900 次剩余容量66%，磷酸鐵鋰電池循環(huán)5 000 次剩余容量84%，循環(huán)壽命比三元材料電池，磷酸鐵鋰電池優(yōu)勢明顯。按照剩余容量/ 初始容量=80%作為測試結(jié)束點，目前三元材料電池實驗室1 C 循環(huán)壽命在2 500 次左右，磷酸鐵鋰電池實驗室1 C 循環(huán)壽命在3 500 次以上，部分達到5 000 次以上。