鋰電池使用壽命到底有幾年？怎樣給鋰電池延長壽命并提升安全性？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-08-11 13:04
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常說：鋰電池只能充放電500次？
在日常生活中，我們經(jīng)常會聽到這樣一種說法：“鋰電池壽命比傳統(tǒng)鉛酸電池要長，循環(huán)壽命可達500次。”通常，我們會把鋰電池的壽命是“500次”，想當(dāng)然的認為是充電次數(shù)，事實上指的500次充放電周期。
一個充電周期，指的是鋰電池的電量由滿用到空，再由空充到滿的過程，這并不等同于充一次電。舉個例子，一塊鋰電池當(dāng)天只用了一半的電量，然后又為它充滿電。如果第二天還如此，用一半就充，總共兩次充電下來，這只能算作一個充電周期，而不是兩個。因此，通?？赡芤?jīng)過好幾次充電才完成一個周期。
電池耗盡再充電，延長鋰電池壽命？
很多人可能會疑惑，是不是鋰電池充放電超過500個周期，就得換新鋰電了呢？很多朋友為了能夠延長電池的壽命，每次都在電池電量完全耗盡時才進行充電 ，這樣真的可以延長鋰電池壽命嗎？
事實上，每完成一個充電周期，電池容量就會相對減少一點。不過，這個電池容量減少幅度非常小，并不影響電池的正常性能。據(jù)了解，現(xiàn)在高品質(zhì)的鋰電池經(jīng)過多個周期充放電之后，電池容量仍然可達80%以上。
如何延長鋰電池壽命呢？
1、首次騎行時，最好把鋰電池充滿，主要是因為鋰電池從出廠那一刻，就開始處于一個自放電過程，自放電會使鋰電池帶電量減少 。
2、每次騎行時，不要將電池電量完全耗盡，長期過放會使電池壽命減少3倍。當(dāng)電動車騎行中出現(xiàn)電量過低提示時，要及時地停止騎行，去盡快充電。
3、注意的是鋰電池不能過度放電，過度放電會造成不可逆的容量損失。如果長時間不用電池，應(yīng)將電池從儀器中取出保存于干燥陰涼處，并要在60~90天內(nèi)充電一次，以免存放時間過長，電池因自放電導(dǎo)致電量過低，造成不可逆的容量損失，因為鋰電池的最佳存放狀態(tài)是半電存放。
4、千萬不能過充，當(dāng)充電完成指示燈亮?xí)r，要停止充電。
5、盡量使用原裝鋰電池充電器充電，原裝充電器配套性能強，充電倍率適度，避免因過大電流充電造成對電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)的損害。
總之，鋰電壽命和充電周期的完成次數(shù)有關(guān)，和充電次數(shù)沒有直接關(guān)系。雖然鋰電池的壽命是有限的，但是可以通過平時對鋰電池的規(guī)范使用和定期的維護來延長鋰電池的壽命！日前，亞利桑那州立大學(xué)（Arizona State University）的一項新研究發(fā)現(xiàn)，使用三維聚二甲基硅氧烷（PDMS）層作為電池中鋰金屬陽極的基體材料，能夠有效地抑制鋰枝晶的形成，從而大大地延長電池壽命，減少安全隱患。該研究于3月6日發(fā)表在最新的頂級期刊《自然·能源》（Nature Energy）上。
論文的首席研究員姜漢卿（Hanqing Jiang）教授說，這個發(fā)現(xiàn)對鋰離子（lithium-ion）電池和鋰空氣（lithium-air）電池都有意義，并且對其他金屬陽極電池也有很大的意義。因為幾乎所有用作電池陽極的金屬都會產(chǎn)生枝狀晶體，比如，鋅、鈉和鋁電池等。
姜漢卿稱，他和研究團隊并不是從材料或電化學(xué)的角度來解決這個問題的，而是從機械工程師的角度來尋找解決方案。他說，“已知的研究表明，微小的錫針或錫須（類似枝狀晶體）在應(yīng)力作用下會從錫金屬的表面伸出，因此通過類比，我們研究了應(yīng)力作為鋰枝晶生長原因的可能性。”
圖丨（a）電鍍鋰層過程中形成的壓應(yīng)力使得PDMS基底上的銅層產(chǎn)生褶皺變形；（b）PDMS基底的褶皺變形使得鋰層中的應(yīng)力得到釋放，從而抑制枝晶的形成；（c）沒有柔性PDMS基底的應(yīng)力釋放作用，鋰金屬表面形成枝狀晶體
在第一輪研究中，研究者在電池的陽極底部加了一層柔性PDMS，發(fā)現(xiàn)鋰枝晶的生長有明顯的減少。研究者的分析表明，金屬鋰電極中累積的應(yīng)力被PDMS基底以褶皺變形的形式所釋放，而這種枝晶減少的趨勢與此應(yīng)力釋放直接相關(guān)。
“這是首次從實驗上證明了殘余應(yīng)力在鋰枝晶的形成中起著關(guān)鍵作用”，姜漢卿說。
圖丨三維多孔鍍銅PDMS基體的制作過程
除了研究鋰枝晶的生長機制外，姜漢卿團隊又進一步研究了如何利用這種現(xiàn)象（應(yīng)力釋放減少枝晶生長）來延長鋰金屬電池的壽命，同時還保持高能量密度。
研究者提出的方法是將PDMS基體做成具備很多表面的三維結(jié)構(gòu)。“利用一塊內(nèi)部含有大量小孔的方糖作為模板，PDMS進入方糖內(nèi)部的孔隙中，形成一個連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)狀基底，再鍍一層薄薄的銅層以傳導(dǎo)電子。最后，再用鋰金屬充滿這些孔隙。PDMS作為一種多孔的海綿狀層，能夠有效減輕應(yīng)力并抑制枝晶生長”
