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動力電池充電的次數多就一定壽命短嗎?你誤解了

經常被朋友問:“電動車電池才能充2000次?”、“是不是放幾年電池就不行了?”、“鋰電池每次都要把電用光再充電“等等這樣的問題。 其實很多電池常識被用戶和大眾誤解了。舉個例子,上面…

經常被朋友問:“電動車電池才能充2000次?”、“是不是放幾年電池就不行了?”、“鋰電池每次都要把電用光再充電“等等這樣的問題。

其實很多電池常識被用戶和大眾誤解了。舉個例子,上面說的“2000次”,指的并不是通常大家理解的“一塊電池充2000次電就廢掉了”。“2000次”指的是電池的充放電循環次數,而就算到了這個次數,電池如保持正常工作狀態, 仍可以繼續使用。

所以,這次重點講電池壽命

重點:

  • 電池的壽命分為循環壽命和日歷壽命。循環壽命指1塊電池充放電循環的次數;日歷壽命則指的是電池從生產到壽命終止的時間
  • 電池完成1次滿充加1次滿放才能稱為1次完整的循環
  • 不同類型動力電池壽命、循環次數也不同。通常三元鋰電池循環壽命在1500-2000次
  • 電池使用環境、充放電電流等因素影響動力電池壽命

一、動力電池壽命怎么定義?

電池壽命分為循環壽命和日歷壽命

其中循環壽命指的是電池可以循環充放電的次數。而1次循環指的是1次滿充加上1次滿放,也就是在理想的溫濕度下,以額定的充放電電流進行充放電,計算電池容量衰減到某個具體程度(如80%)時所經歷的循環次數。

日歷壽命則指的是電池從生產之日起到壽命終止的這段時間,以年為單位計算,這期間包括擱置、老化、高低溫、循環、工況模擬等不同環節。可以理解為“電池的一生”,有些電池的壽命可能是8-10年,有長有短。

電池的循環壽命是電池生產企業在研發階段著重關注的指標,消費者通常對這些數值并不敏感。日歷壽命則更為大眾所關注。比如會出現與文章開頭類似的問題,“手機的電池能用幾年?”、“電動車的電池能跑幾年?”這些都是電池日歷壽命的體現,對于消費者來講也更簡單,但我覺得電池的性能應該更多地關注循環壽命

我在另一篇電池安全、測試的文章中講到:國標要求,動力電池的電芯和模組在500次完整循環后還能維持不少于初始狀態90%的容量,在1000次充放電循環后,還能維持不少于80%的容量,這是對市面上動力電池壽命最基本的要求。

那么剩下的10-20%電池容量去哪兒了?跑掉了嗎?其實不是,而是由于充、放電過程中的化學反應被永久的固定在電池里、不能發揮作用了,即鋰離子化合物無法分離并繼續在正負極間游動了。于是,為了控制或管理好電池的壽命及離子流動的速度,BMS電池管理系統的角色非常重要,電池以多大的電流電壓充放電、以什么樣的溫度工作,都是BMS關心的。電池和BMS的關系則好比是班主任和學生,教練和運動員的關系。

所以,你可以理解為,電池壽命減少的過程,其實也是電池容量逐步縮小的過程,也是循環次數增加的過程。很多手機在使用多年后,續航明顯下降,其實并不是手機功耗、電耗增加了,而是電池容量可能從3000mAh縮小到2600mAh了,同樣一天待機/打幾小時電話,但電池已無法適應與之前一樣的工作強度了。

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手機中的鋰離子電池(圖自網絡)

最后再看回題目的問題,電池充電次數多就一定壽命短嗎?結論是不一定。如果1個充放電循環中你進行多次充電,對于電池的損耗來講其實都是1次循環。

對此,我們舉個一周用車的例子。周一,你滿電開車出門,這一天你用了30%的電量,到家把電充滿,而周二你又用了20%,又把電充滿,周三你并沒有開車,周四去了個超市用了10%的電量并沒有充電,而周五你去了趟朋友家,用掉了40%的電量,回家后又把電充滿。至此,你才完成了1次真正意義的滿充 滿放,即1次完整循環,而整個過程中你進行了3次充電。

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一周用車4天,充電3次,完成了1次電池循環

二、哪些因素影響動力電池壽命?

影響電池壽命的因素主要包括使用溫度、充放電倍率和充放電使用區間

首先,電池的使用環境對其循環壽命有很大影響,其中,溫度是十分重要的因素。不同的電池有不同的最佳使用溫度,溫度過高或過低都會對其壽命產生影響。這也是為什么電池廠商和國標都要考驗電池冷啟動及高溫時的充放電表現,因為環境溫度對于電池的影響很大,這考驗的不僅是電池的設計、電芯和模組的性能,良好的電池熱管理系統對確保電池的壽命也非常重要。

其次,充放電電流也是電池壽命的影響因素。之前的內容我們講到,電池的原理其實是鋰離子在電池的正負極間流動完成充放電過程。給電池施加不同的電壓和電流,會改變離子流動的速度和方式,如果速度過快,電池承受不住這樣的壓力,表象就是大量發熱、不穩定、電池壽命減小(有些不可逆);而速度不夠,電池性能也無法滿足需求。所以電池會有一個安全的充放電倍率,也就是不同的“健康充電區間”。將充電電流保持在“健康充電區間”內就可以最大化實現快速充電,又不讓電池受到損害,做到快充和長壽命兼顧。

最后,電量使用區間同樣是影響電池壽命的一種因素。電池充電和吃飯是一個道理,所謂“飯吃八分飽”,淺充淺放相對每次都深度充放電來講,電池壽命會更好。其實電動車電池和手機電池是一個道理,每次讓電池充到80%-90%的電量,電池會處于比較好的狀態。這和電池充放電的工作原理有關。通常,SoC電量大約是電池5%-95%左右,電池在一頭一尾都采用涓流充電,開頭是為了給充電做準備,結尾的涓流充電則是為了保護電池,而中間的充電過程則是通過恒流充電(電流穩定0.2C-1C之間,電壓上升)和恒壓充電(電壓穩定,電流下降,減小到0.01C)完成整個充電過程。

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圖自OFweek鋰電網從上面的充電原理來看,盡量不要把電動車電量用到極致再進行充電。一是這樣對電池并沒有任何“延年益壽”的好處,與處于恒流或恒壓的充電區間相比,低電量本身會讓充電時間變慢;二是其實你也不太有機會這樣做,沒等到低電量的時候,你的電動車早就提示你要充電了

三、總結

電動車動力電池有循環壽命和日歷壽命,循環壽命按照1次完整充放電循環來計算;電池壽命遠比消費者認知的長久耐用,并非“充XXX次電,電池就不能用了”;而根據電池的工作原理和性能設計,充放電溫度、電流、電量使用區間等都會影響電池的壽命,也并非是“每次都要把電用光再充電”,即充即用就行了。

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