动力电池充电的次数多就一定寿命短吗?你误解了

经常被朋友问:“电动车电池才能充2000次?”、“是不是放几年电池就不行了?”、“锂电池每次都要把电用光再充电“等等这样的问题。

其实很多电池常识被用户和大众误解了。举个例子,上面说的“2000次”,指的并不是通常大家理解的“一块电池充2000次电就废掉了”。“2000次”指的是电池的充放电循环次数,而就算到了这个次数,电池如保持正常工作状态, 仍可以继续使用。

所以,这次重点讲电池寿命

重点:

  • 电池的寿命分为循环寿命和日历寿命。循环寿命指1块电池充放电循环的次数;日历寿命则指的是电池从生产到寿命终止的时间
  • 电池完成1次满充加1次满放才能称为1次完整的循环
  • 不同类型动力电池寿命、循环次数也不同。通常三元锂电池循环寿命在1500-2000次
  • 电池使用环境、充放电电流等因素影响动力电池寿命

一、动力电池寿命怎么定义?

电池寿命分为循环寿命和日历寿命

其中循环寿命指的是电池可以循环充放电的次数。而1次循环指的是1次满充加上1次满放,也就是在理想的温湿度下,以额定的充放电电流进行充放电,计算电池容量衰减到某个具体程度(如80%)时所经历的循环次数。

日历寿命则指的是电池从生产之日起到寿命终止的这段时间,以年为单位计算,这期间包括搁置、老化、高低温、循环、工况模拟等不同环节。可以理解为“电池的一生”,有些电池的寿命可能是8-10年,有长有短。

电池的循环寿命是电池生产企业在研发阶段着重关注的指标,消费者通常对这些数值并不敏感。日历寿命则更为大众所关注。比如会出现与文章开头类似的问题,“手机的电池能用几年?”、“电动车的电池能跑几年?”这些都是电池日历寿命的体现,对于消费者来讲也更简单,但我觉得电池的性能应该更多地关注循环寿命

我在另一篇电池安全、测试的文章中讲到:国标要求,动力电池的电芯和模组在500次完整循环后还能维持不少于初始状态90%的容量,在1000次充放电循环后,还能维持不少于80%的容量,这是对市面上动力电池寿命最基本的要求。

那么剩下的10-20%电池容量去哪儿了?跑掉了吗?其实不是,而是由于充、放电过程中的化学反应被永久的固定在电池里、不能发挥作用了,即锂离子化合物无法分离并继续在正负极间游动了。于是,为了控制或管理好电池的寿命及离子流动的速度,BMS电池管理系统的角色非常重要,电池以多大的电流电压充放电、以什么样的温度工作,都是BMS关心的。电池和BMS的关系则好比是班主任和学生,教练和运动员的关系。

所以,你可以理解为,电池寿命减少的过程,其实也是电池容量逐步缩小的过程,也是循环次数增加的过程。很多手机在使用多年后,续航明显下降,其实并不是手机功耗、电耗增加了,而是电池容量可能从3000mAh缩小到2600mAh了,同样一天待机/打几小时电话,但电池已无法适应与之前一样的工作强度了。

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手机中的锂离子电池(图自网络)

最后再看回题目的问题,电池充电次数多就一定寿命短吗?结论是不一定。如果1个充放电循环中你进行多次充电,对于电池的损耗来讲其实都是1次循环。

对此,我们举个一周用车的例子。周一,你满电开车出门,这一天你用了30%的电量,到家把电充满,而周二你又用了20%,又把电充满,周三你并没有开车,周四去了个超市用了10%的电量并没有充电,而周五你去了趟朋友家,用掉了40%的电量,回家后又把电充满。至此,你才完成了1次真正意义的满充 满放,即1次完整循环,而整个过程中你进行了3次充电。

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一周用车4天,充电3次,完成了1次电池循环

二、哪些因素影响动力电池寿命?

影响电池寿命的因素主要包括使用温度、充放电倍率和充放电使用区间

首先,电池的使用环境对其循环寿命有很大影响,其中,温度是十分重要的因素。不同的电池有不同的最佳使用温度,温度过高或过低都会对其寿命产生影响。这也是为什么电池厂商和国标都要考验电池冷启动及高温时的充放电表现,因为环境温度对于电池的影响很大,这考验的不仅是电池的设计、电芯和模组的性能,良好的电池热管理系统对确保电池的寿命也非常重要。

其次,充放电电流也是电池寿命的影响因素。之前的内容我们讲到,电池的原理其实是锂离子在电池的正负极间流动完成充放电过程。给电池施加不同的电压和电流,会改变离子流动的速度和方式,如果速度过快,电池承受不住这样的压力,表象就是大量发热、不稳定、电池寿命减小(有些不可逆);而速度不够,电池性能也无法满足需求。所以电池会有一个安全的充放电倍率,也就是不同的“健康充电区间”。将充电电流保持在“健康充电区间”内就可以最大化实现快速充电,又不让电池受到损害,做到快充和长寿命兼顾。

最后,电量使用区间同样是影响电池寿命的一种因素。电池充电和吃饭是一个道理,所谓“饭吃八分饱”,浅充浅放相对每次都深度充放电来讲,电池寿命会更好。其实电动车电池和手机电池是一个道理,每次让电池充到80%-90%的电量,电池会处于比较好的状态。这和电池充放电的工作原理有关。通常,SoC电量大约是电池5%-95%左右,电池在一头一尾都采用涓流充电,开头是为了给充电做准备,结尾的涓流充电则是为了保护电池,而中间的充电过程则是通过恒流充电(电流稳定0.2C-1C之间,电压上升)和恒压充电(电压稳定,电流下降,减小到0.01C)完成整个充电过程。

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图自OFweek锂电网从上面的充电原理来看,尽量不要把电动车电量用到极致再进行充电。一是这样对电池并没有任何“延年益寿”的好处,与处于恒流或恒压的充电区间相比,低电量本身会让充电时间变慢;二是其实你也不太有机会这样做,没等到低电量的时候,你的电动车早就提示你要充电了

三、总结

电动车动力电池有循环寿命和日历寿命,循环寿命按照1次完整充放电循环来计算;电池寿命远比消费者认知的长久耐用,并非“充XXX次电,电池就不能用了”;而根据电池的工作原理和性能设计,充放电温度、电流、电量使用区间等都会影响电池的寿命,也并非是“每次都要把电用光再充电”,即充即用就行了。

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