詳解鋰電池循環(huán)充放電壽命問題
來源:寶鄂實業(yè)
2019-06-03 16:41
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國標(biāo)規(guī)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(dāng)電池端電壓達(dá)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(jié)束后,擱置0.5h~1h,再進(jìn)行下一個充放電循環(huán),直至連續(xù)兩次放電時間小于36min,則認(rèn)為壽命終止,循環(huán)次數(shù)必須大于300次。
A.這個定義規(guī)定了循環(huán)壽命的測試是以深充深放方式進(jìn)行的
B.規(guī)定了鋰電池的循環(huán)壽命按照這個模式,經(jīng)過≥300次循環(huán)后容量仍然有60%以上
然而,不同的循環(huán)制度得到的循環(huán)次數(shù)是截然不同的,比如以上其它的條件不變,僅僅把4.2V的恒壓電壓改為4.1V的恒壓電壓對同一個型號的電池進(jìn)行循環(huán)壽命測試,這樣這個電池就已經(jīng)不是深充方式了,最后測試得到循環(huán)壽命次數(shù)可以提高近60%。那么如果把截止電壓提高到3.9V進(jìn)行測試,其循環(huán)次數(shù)應(yīng)該可以增加數(shù)倍。
方法/步驟3:
這個關(guān)于循環(huán)充放電一次就少一次壽命的說法,我們要注意的是,鋰電池的充電周期的定義:一個充電周期指的是鋰電池的所有電量由滿用到空,再由空充電到滿的過程。而這并不等同于充電一次。另外大家在談?wù)撗h(huán)次數(shù)的時候不能忽視循環(huán)的條件,拋開規(guī)則談?wù)撗h(huán)次數(shù)是沒有任何意義的,因為循環(huán)次數(shù)是檢測電池壽命的手段,而不是目的!
方法/步驟4:
▲誤區(qū):許多人喜歡把手機(jī)鋰離子電池用到自動關(guān)機(jī)再充電,這個完全沒有必要。
實際上,用戶不可能按照國標(biāo)測試模式對電池進(jìn)行使用,沒有一個手機(jī)會在2.75V才關(guān)機(jī),而其放電模式也不是大電流恒流放電,而是GSM的脈沖放電和平時的小電流放電混合的方式。
有另外一種關(guān)于循環(huán)壽命的衡量方法,就是時間。有專家提出一般民用的鋰離子電池的壽命是2~3年,結(jié)合實際的情況,比如以60%的容量為壽命的終止,加上鋰離子電池的時效作用,用時間來表述循環(huán)壽命我認(rèn)為更為合理。
注意事項
對于鋰離子電池,沒有必要用到關(guān)機(jī)再充電,鋰離子電池本來就適合用隨時充電的方式進(jìn)行使用,這也是他針對鎳氫電池的最大優(yōu)勢之一,請大家善加利用這個特性。鋰電池完全充放電一次(完全充放電并不等同于一次充放電),循環(huán)壽命才減少一次。并且由于電池內(nèi)部含有高度易燃的液體電解質(zhì),可能會短路甚至起火。用鋰金屬代替鋰離子電池中使用的石墨陽極,可以提高能量密度:鋰金屬的理論充電容量比石墨高近10倍。但在電鍍鋰的過程中,樹突往往會形成,如果它們穿透電池中間的隔膜,就會造成短路,引發(fā)人們對電池安全的擔(dān)憂。研團(tuán)隊決定專注于固體陶瓷電解質(zhì),與傳統(tǒng)的鋰離子電池中的易燃電解質(zhì)相比,它們在提高安全性和能量密度方面顯示出巨大的潛力。對可充電固態(tài)鋰電池特別感興趣,因為它們是下一代能源存儲的有前景的候選產(chǎn)品,大多數(shù)固體電解質(zhì)是陶瓷的,因此不易燃,消除了安全隱患。
一種人造氮化硼(BN)薄膜在化學(xué)和機(jī)械上都能抵抗鋰,它通過電子方式將磷酸鋁鈦鋰(LATP)與鋰隔離,但在被聚氧乙烯(PEO)滲透時仍能提供穩(wěn)定的離子通道,從而實現(xiàn)穩(wěn)定的循環(huán)。圖片:Qian Cheng/Columbia Engineering此外,固體陶瓷電解質(zhì)具有較高的機(jī)械強(qiáng)度,實際上可以抑制鋰枝晶的生長,使鋰金屬成為電池陽極的涂層選擇。然而,大多數(shù)固體電解質(zhì)對鋰離子不穩(wěn)定,易被金屬鋰腐蝕,不能用于電池。該論文的第一作者、應(yīng)用物理和應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)系博士后科學(xué)家錢成(音譯)說:鋰金屬對于提高能量密度是不可缺少的,所以我們能夠?qū)⑺米鞴腆w電解質(zhì)的陽極至關(guān)重要。為了使這些不穩(wěn)定的固體電解質(zhì)適應(yīng)實際應(yīng)用,需要開發(fā)一個化學(xué)和機(jī)械上穩(wěn)定界面來保護(hù)這些固體電解質(zhì)免受鋰陽極的傷害。
















