随着电池技术的进步,锂电池逐渐取代铅酸电池的地位,走进大众的心中,在物料搬运、可再生能源存储、电动汽车等领域应用并发挥着卓越的作用。然而,大多数消费者对锂电池仍存在诸多疑问,例如锂电池的寿命有多长? 锂电池.
答案因类型而异。例如, 磷酸铁锂电池 可以提供2,000-5,000次循环,相当于5-10年的使用寿命。相比之下,标准锂离子电池通常只能持续300-500次循环,相当于2-3年的使用寿命。
在本文中,我们将调查锂电池的寿命,并进行深入讨论,告诉您是否值得投资锂电池。
什么是锂离子电池?
锂电池是一种利用锂离子在正极和负极之间移动来储存和释放电能的电池。它通常由正极、负极、电解质和隔膜组成。正极材料可以是钴酸锂、磷酸铁锂或镍钴锰酸锂等化合物,负极材料通常由石墨或硅等制成。电解质可以是液态有机溶液或聚合物电解质。根据正极材料的不同,锂电池可分为磷酸铁锂、三元锂、钴酸锂和锰酸锂等类型。
与其他类型的电池技术相比,锂离子电池具有更高的比能量、更高的能量密度、更高的能量效率、更长的循环寿命和更长的使用寿命。凭借其优势,锂离子电池现已广泛应用于从手机电池到固定式储能等各个领域。如需了解更多关于锂离子电池的基础知识和工作原理,您可以阅读我们的详细指南: 什么是锂离子电池?
锂电池寿命概述
按化学
锂电池的寿命因其化学成分而异。电池的化学成分决定了其充放电次数。有些类型的电池寿命比其他类型的电池长得多。
电池化学
典型循环寿命范围
LiFePO4
2,000到10,000个周期
NMC
1,000到2,500个周期
LTO
10,000到20,000个周期
LiFePO4 电池使用寿命很长,可以使用数千次,非常适合用于太阳能和备用系统。NMC 电池在电动汽车中很常见,它们兼顾了能量和循环寿命。LTO 电池的使用寿命最长,可以达到 20,000 次循环。这意味着即使频繁使用,它们也能使用很多年。
锂电池会随着老化而变得脆弱,失去储存电量的能力。循环寿命与电池的使用寿命息息相关。随着电池老化,它们的储存电量会减少,无法像以前那样长时间地为设备供电。
循环寿命与使用寿命
谈到锂电池,循环寿命和使用寿命至关重要。循环寿命是指电池在容量降至 80% 以下之前可以进行多少次完全充电和放电。使用寿命是指电池在实际使用中的使用寿命。它取决于电池的使用时间和频率。
因素
循环寿命影响
使用寿命影响
放电深度
影响循环次数
对整体寿命的直接影响较小
充电/放电率
更高的速率会缩短循环寿命
影响热管理和老化
工作条件
极端条件会缩短循环寿命
随着时间的推移影响退化
温度
对循环寿命不太重要
高温会显著缩短寿命
充电状态
不是影响循环寿命的主要因素
影响电池老化和寿命
储存条件
不是影响循环寿命的主要因素
储存不当可能导致容量损失
许多因素都会影响电池的循环寿命和使用寿命,包括温度、电池的充电速度以及每次放电的深度。存放在高温环境或在恶劣条件下使用的电池寿命会缩短。妥善存放和轻柔使用电池有助于延长电池寿命。
设备寿命
使用电池的设备也会影响电池的续航时间。有些设备需要频繁充电,而有些设备只是偶尔使用电池。
电池类型
循环寿命(循环)
锂离子(NMC/NCA)
500到1,500
磷酸铁锂 (LiFePO4)
2,000到5,000
锂聚合物(锂电)
300到500
钛酸锂(LTO)
10,000到20,000
固态锂
5,000 至 10,000(潜在)
呼吸机等便携式医疗设备需要使用寿命长且能储存大量能量的电池。
高性能电源需要能够多次循环提供稳定能量的电池。
大型储能系统(例如太阳能储能系统)需要性能强大且运行良好的电池。
锂聚合物电池由于采用固体或凝胶状电解质,因此损耗速度较慢。这种设计在充放电时对电池的压力较小,因此能够更长时间地保持能量密度。采用液体电解质的锂离子电池电量损耗更快。液体流失或枝晶生长等问题会导致电池更快损耗。
设备使用电池的方式将决定其续航时间。设备使用电池的方式要轻柔,不要将电池完全耗尽,这样有助于延长电池续航时间。
电池续航时间
定义
锂电池的循环次数代表了其可使用的次数。通常,我们将一次充电和一次放电称为锂电池的一次循环。循环定义通常用于解释锂电池是否具有足够的投资价值。
大多数专家表示,当电池电量降至 其初始容量的80%有些规则使用 70% 作为限制。这个数字可以帮助人们了解电池何时会不如新电池那样有效。
方面
描述
循环寿命的定义
电池在其使用寿命内可充电和放电的次数。
寿命终止标准
当容量下降到初始值的 80%(有时为 70%)时达到。
循环寿命很重要,因为它表明电池在实际生活中的使用寿命。每天使用电池的人,例如电动汽车或太阳能系统,都需要了解这个数值。这有助于他们规划何时更换新电池,并避免突发故障。
多维数据监测
科学家和工程师使用特殊测试来确定循环寿命。他们在实验室中对电池进行多次充电和放电。一些常见的方法包括:
运用 极稀电解测试(ELET) 检查电池的工作情况。
在设定的电压和电流下充电和放电,例如在 0.01 V 时恒电位放电和在 1.5 V 时恒电流充电。
每 10 次循环提高一次 C 速率,以查看电池是否能够处理更快的充电。
使用循环伏安法和电化学阻抗谱(EIS)等工具更仔细地研究电池。
这些测试可以展示电池随着时间的推移如何工作。它们还能帮助公司比较不同的电池。
锂离子电池能用多久
根据维基百科的数据,锂离子电池的平均寿命在300-500次循环之间,但这并不是最终的数字。循环寿命因锂离子电池的类型而异,其中最受欢迎的是磷酸铁锂(LiFePO4)。
LiFePO4(磷酸铁锂或 LFP)电池是一种锂离子电池,具有更长的循环寿命,在高温下更稳定,在 太阳能储能 以及电动汽车行业。与其他锂离子电池相比,LiFePO4 在循环寿命方面表现出色,通常可达 3,000 次以上,从投资角度来看更具成本效益。
BSLBATT提供最佳锂电池解决方案,所有解决方案均以LiFePO4为电池核心,采用全球三大锂离子电池制造商EVE和REPT的产品,循环寿命一般在6,000次以上,使用寿命可达15-20年,是铅酸电池的完美替代品。
影响锂电池寿命的因素
了解影响锂电池寿命的因素有助于人们更好地使用设备。很多因素都会影响电池的使用寿命和性能。
极端温度
例如,磷酸铁锂电池的正常工作温度通常为充电4~0℃,放电-55~20℃。极高的温度通常会大大降低锂离子电池的使用寿命,而极低的温度也会降低锂离子电池的性能。
高温会加速电池损耗。研究表明,电池在温度升高(例如从 25°C 到 55°C)时会更快损耗电量。
当电池温度升高时,电池内部的化学物质会变得不稳定。这会导致电池不安全,并且使用寿命缩短。
电池在 20°C 至 30°C 之间工作效果最佳。
在寒冷天气下充电会导致锂镀层。这会损坏电池并影响其安全性。
热量会使SEI层生长得更快。这会消耗锂,使电池更难使用。
如果温度过高或过低,电池就会失效。电池寿命会缩短,设备可能无法正常工作。
过度充电和过度放电
无论是锂电池还是铅酸电池,频繁的过充过放对电池寿命都是非常致命的。不过好在锂电池本身就自带BMS系统,在程序中预先设置好,可以在电池过充或过放时提供保护,大大延长锂电池的使用寿命。
将电池充电至 80% 以上并存放会导致其更快失去电量。
日常使用最好充电至80%即可。
尽量不要每次都充满电。
将电量保持在 20% 至 80% 之间有助于延长电池使用寿命。
快速充电会使电池磨损得更快。
储存温度和环境
磷酸铁锂(LiFePO4)的储存温度通常建议为0℃~25℃,这意味着您应该将锂聚合物电池存放在阴凉干燥的环境中。但需要注意的是,锂电池的自放电率低于每月3%,因此请勿让电池无人看管,并尽可能保持其容量在40%以上。
高速率充电
我们通常不建议对锂离子电池进行快速充电,因为高倍率充电会导致电池过热,并影响电池寿命。例如,对于 BSLBATT 生产的锂太阳能电池,我们的 BMS 通常将最大充电速率设置为 1C,如果超过此速率,不仅会缩短电池寿命,还可能损坏 BMS。电池管理系统 (BMS) 有助于延长电池使用寿命。
安全性:BMS 通过监视电压、电流和温度来确保电池的安全。
性能优化:BMS 帮助电池更好地工作更长时间。
寿命最大化:BMS 保护电池免受导致其老化更快的因素的影响。
BMS 可阻止过度充电和过度放电,从而保证电池的安全。
它检查温度以防止电池变得太热。
它能平衡细胞,使它们都以相同的方式衰老。
放电深度
放电深度是指再次充电前消耗的电量。充电前消耗的电量越少,电池的使用寿命就越长。
放电深度 (DoD)
循环寿命(循环次数)
20%
2,500
40%
1,250
60%
750
80%
500
100%
300
每次消耗更多电量会使电池工作更辛苦,从而缩短电池使用寿命。家庭和企业都应该在充电前关注电池的耗电量。在电池电量耗尽之前充电有助于延长电池使用寿命。
工作湿度
工作环境湿度过高,会导致电池容易发生短路或鼓包、极耳腐蚀等现象,也会影响电池的寿命。如果工作环境温差较大,还会造成锂电池内部产生凝露,也会引起短路,影响电池寿命。
潮湿的空气会使电池更快损坏并生锈。
水会进入电池内部,引起不良反应,产生有害的氢氟酸 (HF),导致电池性能下降。
湿气可能会渗入电池并导致电池损坏。
潮湿的地方会使电池磨损得更快。
延长锂离子电池寿命的方法
局部放电
少量充电并只使用少量电量有助于延长电池寿命。一次性用完所有电量会加快电池损耗。尽量不要让电池从满电状态进入空电状态。大多数情况下,请将电量保持在 50% 到 100% 之间。每次只充电和使用少量电量对电池更友好,也有助于延长电池寿命。
每次只使用少量电量对电池更有利。
尽量将电池电量保持在半充电和满充电之间。
不要让电池电量完全耗尽。
收费规范
电池充电方式至关重要。慢充比快充更好。请使用容量约为电池容量四分之一的充电器。充电完成后,请勿让设备一直插着电源。仅充电至 80% 可以帮助延长电池续航时间。
如果可以的话,慢慢充电。
充电完成后,请拔下设备插头。
日常使用,充电至80%即可。
储存提示
正确存放电池可确保其保持良好性能。专家建议执行以下操作:
存放电池时应保留一定电量,大约 40-60%。
每三到六个月检查一次存储的电池,并在需要时进行充电。
将电池存放在不太热或太冷的房间内。
健康检查
经常检查电池有助于及早发现问题。尽量保持电池电量在 20% 到 80% 之间。切勿让电池完全耗尽或过度充电。请使用合适的充电器,并将电池远离过热或过冷的地方。
每隔几个月检查一次电池。
不要让电池电量低于 25%。
将电池存放在阴凉、阴凉的地方。
维护
保养电池有助于延长电池使用寿命并提高性能。注意电压、温度以及充电次数。良好的保养可以使电池使用寿命延长高达 15%。
练习
好处
冲击
保持适当的温度
减缓电池老化(22%)
电池续航时间更长
管理热量
使电池更好地工作(15.8%)
更好地利用能源
定期检查
延长电池续航时间 (15%)
你可以使用更多年
锂离子电池值得投资吗
高效与舒适性
锂离子电池性能非常好。它们在小空间内储存大量能量。这使得它们非常适合许多设备。它们的能量密度可以达到 220 Wh /公斤它们可以循环使用多次,有时甚至高达 2,000 次。您无需定期维护,从而节省时间和精力。但是,锂离子电池比其他类型的电池更贵。您必须小心处理它们,以防止过热。
电池类型
性能
缺点
锂离子电池
最高能量密度、长循环寿命、低维护
成本较高、材料有限、存在过热风险
应用
人们在很多领域使用锂离子电池。它们使用寿命长,电力稳定。大多数电池的循环寿命为500到1,500次。电池的使用方式及其化学性质会影响其使用寿命。需要强劲持久电力的设备会使用这些电池。电动汽车和绿色能源系统需要它们来确保安全性和长寿命。
实践应用
描述
Smartphones
体积小,适合日常使用。
电动车
提供充足的能源,让汽车行驶更远。
便携式设备
为笔记本电脑和平板电脑提供稳定的电力。
再生能源
储存太阳能和风能以获得绿色解决方案。
循环次数越多意味着更换电池的次数越少。
良好的热控制可以保证电池的安全并延长使用寿命。
稳定的电力有助于重要系统正常运转。
优点
购买锂离子电池有很多好处。它们能量密度高,使用寿命长。大多数电池的使用寿命可达10年。铅酸电池的使用寿命通常只有3到5年。更长的使用寿命意味着您无需频繁更换电池,维修费用也更低。
高能量密度使设备更小、更轻。
寿命长意味着浪费更少,节省金钱。
锂离子电池最终可保留约93%的电量。
更少的替换意味着更少的时间损失和更低的成本。
安全功能保护人员和设备。
结论和常见问题解答
锂电池的使用寿命很长。它的使用寿命取决于其化学性质,也取决于您的使用和保养方式。正确的充电方式有助于延长电池使用寿命。妥善存放电池也很重要。经常检查电池,可以保持其良好的性能。磷酸铁锂电池是提供强大电力的理想选择,非常适合需要长期供电的用户。人们应该检查一下自己现有的电池,或许可以考虑换用锂离子电池。良好的使用习惯有助于延长设备使用寿命。明智的选择可以保持电池的良好性能。
如何判断锂电池是否需要更换?
如果电池充电缓慢,可能需要更换。如果电池电量快速耗尽或体积增大,则可能存在问题。有时,设备会毫无预警地自动关机。用户应该留意这些迹象,以确保设备安全。
用户可以回收旧锂电池吗?
是的,人们可以在专门的地方回收锂电池。回收有利于保护地球,并防止有害物质进入垃圾填埋场。
如果有人对锂电池过度充电会发生什么?
过度充电会导致电池发热。这可能会损坏电池或缩短电池使用寿命。有些电池具有安全功能,但用户仍应始终安全充电。
锂电池不使用时会失去电量吗?
即使不使用,锂电池也会损失少量电量。将它们存放在阴凉干燥处有助于延长电池寿命。
使用损坏的锂电池安全吗?
不,使用破损的锂电池并不安全。损坏可能会导致电池漏液、起火,甚至爆炸。人们应该停止使用破损的电池,并以正确的方式丢弃它们。