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详解锂电池循环充放电寿命问题

2019-06-04   点击量:671

国标规定的锂电池循环寿命测试条件及要求:在环境温度20℃±5℃的条件下,以1C充电,当电池端电压达到充电限制电压4.2V时,改为恒压充电,直到充电电流小于或等于1/20C,停止充电,搁置0.5h~1h,然后以1C电流放电至终止电压2.75V,放电结束后,搁置0.5h~1h,再进行下一个充放电循环,直至连续两次放电时间小于36min,则认为寿命终止,循环次数必须大于300次。


A.这个定义规定了循环寿命的测试是以深充深放方式进行的


B.规定了锂电池的循环寿命按照这个模式,经过≥300次循环后容量仍然有60%以上


然而,不同的循环制度得到的循环次数是截然不同的,比如以上其它的条件不变,仅仅把4.2V的恒压电压改为4.1V的恒压电压对同一个型号的电池进行循环寿命测试,这样这个电池就已经不是深充方式了,最后测试得到循环寿命次数可以提高近60%。那么如果把截止电压提高到3.9V进行测试,其循环次数应该可以增加数倍。


方法/步骤3:


这个关于循环充放电一次就少一次寿命的说法,我们要注意的是,锂电池的充电周期的定义:一个充电周期指的是锂电池的所有电量由满用到空,再由空充电到满的过程。而这并不等同于充电一次。另外大家在谈论循环次数的时候不能忽视循环的条件,抛开规则谈论循环次数是没有任何意义的,因为循环次数是检测电池寿命的手段,而不是目的!


方法/步骤4:


▲误区:许多人喜欢把手机锂离子电池用到自动关机再充电,这个完全没有必要。


实际上,用户不可能按照国标测试模式对电池进行使用,没有一个手机会在2.75V才关机,而其放电模式也不是大电流恒流放电,而是GSM的脉冲放电和平时的小电流放电混合的方式。


有另外一种关于循环寿命的衡量方法,就是时间。有专家提出一般民用的锂离子电池的寿命是2~3年,结合实际的情况,比如以60%的容量为寿命的终止,加上锂离子电池的时效作用,用时间来表述循环寿命我认为更为合理。


注意事项


对于锂离子电池,没有必要用到关机再充电,锂离子电池本来就适合用随时充电的方式进行使用,这也是他针对镍氢电池的最大优势之一,请大家善加利用这个特性。锂电池完全充放电一次(完全充放电并不等同于一次充放电),循环寿命才减少一次。并且由于电池内部含有高度易燃的液体电解质,可能会短路甚至起火。用锂金属代替锂离子电池中使用的石墨阳极,可以提高能量密度:锂金属的理论充电容量比石墨高近10倍。但在电镀锂的过程中,树突往往会形成,如果它们穿透电池中间的隔膜,就会造成短路,引发人们对电池安全的担忧。研团队决定专注于固体陶瓷电解质,与传统的锂离子电池中的易燃电解质相比,它们在提高安全性和能量密度方面显示出巨大的潜力。对可充电固态锂电池特别感兴趣,因为它们是下一代能源存储的有前景的候选产品,大多数固体电解质是陶瓷的,因此不易燃,消除了安全隐患。


一种人造氮化硼(BN)薄膜在化学和机械上都能抵抗锂,它通过电子方式将磷酸铝钛锂(LATP)与锂隔离,但在被聚氧乙烯(PEO)渗透时仍能提供稳定的离子通道,从而实现稳定的循环。图片:QianCheng/ColumbiaEngineering此外,固体陶瓷电解质具有较高的机械强度,实际上可以抑制锂枝晶的生长,使锂金属成为电池阳极的涂层选择。然而,大多数固体电解质对锂离子不稳定,易被金属锂腐蚀,不能用于电池。该论文的第一作者、应用物理和应用数学学系博士后科学家钱成(音译)说:锂金属对于提高能量密度是不可缺少的,所以我们能够将它用作固体电解质的阳极至关重要。为了使这些不稳定的固体电解质适应实际应用,需要开发一个化学和机械上稳定界面来保护这些固体电解质免受锂阳极的伤害。


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