鋰電池中,商業(yè)化批量比較多的鋰電池有三元鋰、磷酸鐵鋰。三元鋰電池電芯的循環(huán)壽命在500次循環(huán)左右,而磷酸鐵鋰電池電芯的循環(huán)壽命在2000次循環(huán)左右,測試條件是:1C充放電,100%DOD,25℃環(huán)境下。(備注:1C充放電的意思是倍率,假設(shè)電池組容量為10Ah,1C充放電就是10A充放電。100%DOD是放電深度,電池從滿電狀態(tài)放電到下限電壓屬于100%DOD放電。)
三元鋰電芯循環(huán)壽命曲線(0.5C充電,1C放電)
鋰電池組的循環(huán)壽命,跟鋰電芯個體的壽命有關(guān)系,跟電芯之間的一致性有關(guān)系,跟充放電的電流大小有關(guān)系,還跟平時使用中的小細節(jié)也有關(guān)系。下面就來分享一下這些小細節(jié)。
鋰電池組在使用中
鋰電池的標(biāo)準(zhǔn)充放電電流是0.2C,也就是說10Ah容量的鋰電池,標(biāo)準(zhǔn)的充放電電流是2A。這樣的電流對鋰電池組的壽命才是最好的。
下面一張曲線,是圓柱型18650的三元鋰電芯在不同充電電流的情況下,循環(huán)壽命曲線。充電電流越大,它的容量衰減就會越快,循環(huán)壽命次數(shù)就會越少。
圓柱型18650三元鋰電芯,0.3C/0.5C/1C充電的循環(huán)壽命曲線
這也是為什么我們看到一些高倍率的鋰電池,相比小倍率型的鋰電池來說,它的循環(huán)壽命都比較短。小倍率型(3C以下)的三元鋰電池一般會標(biāo)注循環(huán)壽命500次,而高倍率型(5C/10C以上)的三元鋰電池一般會標(biāo)注循環(huán)壽命300次左右。
下面一張曲線,是圓柱型20700三元鋰電芯在不同放電電流情況下,循環(huán)壽命曲線。放電電流越大,循環(huán)壽命次數(shù)就會越少。
圓柱型20700三元鋰電芯,不同電流放電的循環(huán)次數(shù)曲線
舉個通俗易懂的例子,就是像人一樣,如果一直處于過度勞累的狀態(tài)下,就會出現(xiàn)猝死,或是會得過度勞累等疾病,壽命也會相應(yīng)減少。
淺充淺放對鋰電池的壽命更有利。鋰電池會一直處于帶電狀態(tài),對材料的活躍度更有利。
鋰電池經(jīng)常被過充或者過放,也會導(dǎo)致鋰電池的循環(huán)壽命縮短。即使鋰電池BMS保護板有過充跟過放的保護功能,但是經(jīng)過讓鋰電池過充或者過放,會導(dǎo)致鋰電池的材料受到一定的損害,從而影響鋰電池的循環(huán)壽命。
應(yīng)該如何避免鋰電池被過充或過放呢?
可以適當(dāng)調(diào)低BMS保護板過充保護值,適當(dāng)調(diào)高BMS保護板的過放保護值。讓鋰電池不能充太滿,也不能放得太空。
例如,三元鋰電芯,單節(jié)充滿電壓是4.2V,放電下限是2.5V。與它匹配的鋰電池BMS一般會設(shè)置單體過充保護值為4.25V,而過放保護值一般會被設(shè)置為2.7V。(磷酸鐵鋰電芯類似,充滿3.65V,下限2.0V)
考慮到鋰電池的循環(huán)壽命,可以設(shè)置三元鋰電池過充保護值為4.2V,過放保護值為3.0V。當(dāng)然這樣放電出來的容量會少一些,但有利于鋰電池長久的循環(huán)壽命。
鋰電池BMS,可以設(shè)置過充和過放的保護參數(shù)
鋰電池在環(huán)境溫度25℃下充放電為最佳,高溫或者低溫容易加快鋰電池的衰減速度,導(dǎo)致循環(huán)壽命縮短。
在鋰電池的溫度過高或者過低時,需要使用鋰電池BMS來控制管理鋰電池包的溫度。
鋰電池BMS溫度保護參數(shù)
鋰電池組在長期不使用的情況下,存儲電量建議在50%以上,不能空電存儲。建議3個月內(nèi)進行一次充放電的循環(huán),否則鋰電池材料會受到一定損害,循環(huán)壽命也會相應(yīng)縮短。
鋰電池存儲倉
例如濕度高、鹽霧濃度高的地區(qū),會加速鋰電池的銹化,減少鋰電池的循環(huán)壽命。
再如過度震動、過度碰撞、高磁場等等外界破壞性干擾時,鋰電池的循環(huán)壽命也會受到一定的影響。
共享電摩使用環(huán)境惡劣,影響鋰電池循環(huán)壽命
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