鋰電池的使用壽命有多長(zhǎng)?怎么評(píng)估鋰電池的使用壽命?
來源:寶鄂實(shí)業(yè)
2019-07-30 21:25
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說到“壽命”當(dāng)然是一個(gè)時(shí)間概念,但具體到鉛酸電池上,其實(shí)用電池充電、放電反復(fù)循環(huán)的次數(shù)來界定更為準(zhǔn)確。比如某品牌電池產(chǎn)品的說明上標(biāo)注400~600的循環(huán)次數(shù),就意味著電池整個(gè)生命周期可以完成以上范圍內(nèi)的充放電循環(huán)。
這里有兩點(diǎn)需要注意:
首先,因?yàn)殡姵貙?shí)際使用環(huán)境的復(fù)雜性,實(shí)際充放電的循環(huán)次數(shù)可能達(dá)不到標(biāo)稱的數(shù)值。
其次,循環(huán)次數(shù)是指完全循環(huán)的次數(shù),不是指充電次數(shù)。是電池從零電量到滿電量的過程(或者反之),這才是一個(gè)循環(huán)。舉例來說,如果車輛剩余50%電量的情況下充滿電,就只算是0.5次的循環(huán)次數(shù)。
理論上說,充放電的循環(huán)次數(shù)越高,那么電池的壽命就越長(zhǎng)。但是哪怕我們限定每周使用頻率,依然沒法用一個(gè)精確的時(shí)間來解釋電池究竟能用多長(zhǎng)時(shí)間,這是為什么呢?
新電池究竟能用多久?
通常來說,一支12V鉛酸電池設(shè)計(jì)浮充壽命可達(dá)5-8年,但實(shí)際使用中,1-2年就徹底報(bào)廢的比比皆是。就像前文提到的循環(huán)壽命一樣,任何鉛酸電池(包括國(guó)產(chǎn)、進(jìn)口),在使用中總逃脫不了提前報(bào)廢的怪圈。
這就是鉛酸蓄電池發(fā)明140多年來,舉世公認(rèn)的世界性難題——鉛酸蓄電池“不可逆硫化”,是它導(dǎo)致了蓄電池使用壽命的大幅度降低,而使電池提前報(bào)廢。
既然知道了導(dǎo)致鉛酸電池壽命縮減的殺手,那么能不能延緩電池衰老呢?顯然這是可以做到的,如果避免經(jīng)常出現(xiàn)以下情況,一組合格的電池基本可以實(shí)現(xiàn)3年左右的使用壽命,比如使用劣質(zhì)充電器、經(jīng)常過沖、頻繁欠電、街邊快充、大功率放電、急剎急停等等。
針對(duì)近年鋰離子電池健康管理和壽命預(yù)測(cè)相關(guān)研究 的綜述包括:文獻(xiàn)等對(duì)故障預(yù)測(cè)和健康管理技術(shù)進(jìn) 行綜述,涉及很多應(yīng)用于鋰離子電池的方法和實(shí)例; 文 獻(xiàn)對(duì)鋰離子電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)和估計(jì)方法進(jìn)行了總結(jié); 對(duì)鋰離子電池的退化機(jī)理、老化建模和估計(jì)等 進(jìn)行充分分析;文獻(xiàn)對(duì)電動(dòng)車 BMS 的相關(guān)支撐技術(shù) 進(jìn)行了系統(tǒng)分析;文獻(xiàn)對(duì)鋰離子電池壽命預(yù)測(cè)的部 分典型方法進(jìn)行分析。另外,荷電狀態(tài)( state-of-charge, SOC) 和健康狀態(tài)( state-of-health,SOH) 估計(jì)、建模的相關(guān) 研究較多,為相關(guān)領(lǐng)域的研究人員提供了重要參考。然 而,目前尚缺少對(duì)于發(fā)展較快的鋰離子電池的性能退化 建模、健康評(píng)估和壽命估計(jì)方法的相對(duì)系統(tǒng)性的歸納和 總結(jié)。
性能或健康狀態(tài)表征電池相對(duì)于新電池,其存儲(chǔ)電 能、能量的能力,是定量描述電池退化程度的指標(biāo)。隨著 電池充放電次數(shù)的增加,其性能或健康狀態(tài)逐漸衰減。退化狀態(tài)識(shí)別就是不同性能變量映射到對(duì)應(yīng)健康因子 (以確定對(duì)象系統(tǒng)當(dāng)前健康水平的過程, 是實(shí)現(xiàn) RUL 預(yù)測(cè)的前提條件。一般可以采用容量、功率及阻抗表征電池的退化狀 態(tài),額定容量的衰減程度是電池健康狀態(tài)的重要表 征,通過測(cè)量或估計(jì)電池最大充電容量計(jì)算。亦可以通 過電池最大輸出功率的退化表征退化狀態(tài),另外,隨著鋰 離子電池充放電次數(shù)的增加,其內(nèi)阻不斷增大,能量損耗 增加,文獻(xiàn)都采用電池內(nèi)阻描述電池的 SOH,這 種方法的關(guān)鍵必須準(zhǔn)備獲得內(nèi)阻值
電池的全壽命周期對(duì)電池進(jìn)行各種加速試驗(yàn), 如溫度加速、放電速率、放電深度加速等,即按照一定 放電速率放電( 廠家規(guī)定或行業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)) 定期對(duì)電池 容量 進(jìn) 行 測(cè) 試,估計(jì)電池容量的退化模型。文 獻(xiàn)[采用經(jīng)驗(yàn)指數(shù)模型和多項(xiàng)式回歸模型集成方 法跟蹤鋰電池的容量退化趨勢(shì),采用三參 數(shù)指數(shù)退化模型描述鋰電池的容量退化趨勢(shì),文 獻(xiàn)利用安時(shí)法獲得電池容量,并采用高斯過程 回歸法獲得容量的退化趨勢(shì)。Moo 等人采用增強(qiáng) 的安時(shí)法評(píng)估鋰離子電池的 SOH。安時(shí)法是一種離線方法,對(duì)于在線應(yīng)用
提出了改進(jìn)方法—Ah-V 方法,采用恒流放電,通過電流 積分得到電充放電電量和電池充放電電壓和開路電壓之 間的關(guān)系函數(shù),利用非線性擬合建立電池 SOH 與這些電 壓之間的關(guān)系。在線應(yīng)用時(shí),通過估計(jì)電池的開路電壓 即可實(shí)現(xiàn)對(duì)電池 SOH 的估計(jì),前提條件是準(zhǔn)確估計(jì)電池 的開路電壓。所述的退化狀態(tài)識(shí)別方法,對(duì)比分析如下: 電化學(xué)分析法可以給出電池老化過程的詳細(xì)解 釋,但該方法是破壞性、侵入式的方法,僅適用于電池生 產(chǎn)與設(shè)計(jì)人員改善設(shè)計(jì),卻不適用于工程應(yīng)用。安時(shí)法方法簡(jiǎn)單,便于實(shí)現(xiàn)。但電池的充放電 實(shí)驗(yàn)環(huán)境及實(shí)驗(yàn)條件很難覆蓋實(shí)際應(yīng)用的復(fù)雜環(huán)境 和工況,且測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)。
















