影响三元锂电池寿命的错误操作有哪些你知道吗？
来源：宝鄂实业
2019-04-19 22:18
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随用随充，不要把电耗尽才去充电。另外，优秀的电池管理系统也能减缓三元锂电池衰减。以续航超过400km+的车型举例，吉利帝豪EV450，51.9度，比亚迪秦EV400，61度，以1540元的单价算，它俩换一块电池大概要7-9万元。除了这些呢，也有续航里程相对短一点的，车子小一点的。你比如说什么宝马I3电池是22度，也有33度的，换个电池大概是三万、四万块钱的样子。
听起来好像都很贵，但其实也不用那么的担心。而且，工信部、科技部、财政部、发改委四部联合，在2016年的时候也出了相关政策：规定要求乘用车生产厂家它的电池、电机这些核心部件，提供8年或者12万公里以上的质保。也就是说，八年之内出问题，你可以找厂家，而过了八年之后要换电池，价格会比现在便宜的。
在锂电池面前，铅酸电池有多不经打？除了传统的数码3C、近年来火爆的新能源汽车等领域均被锂电池攻占外，现在退役的锂电池也来抢铅酸电池的市场蛋糕了。据电池中国网了解，中国铁塔股份有限公司（以下简称“中国铁塔”）2018年已停止采购铅酸电池，统一采购梯次利用动力锂电池作为其基站备用电源。作为新能源汽车动力蓄电池回收利用试点重点单位之一的中国铁塔，此举将对退役动力锂电池大规模梯次利用具有很好的示范作用。
公开资料显示，中国铁塔是国有大型通信基础设施综合服务企业，目前拥有190多万个通讯基站，对备用电源需求很大，过去每年约采购铅酸电池10万吨。不过，铅酸电池使用寿命短、能量密度低、重金属铅易污染等缺点也一直颇受诟病。相对铅酸电池，锂电池具有能量密度高、使用寿命长等优点，中国铁塔自2015年开始便启动了退役锂电池替换铅酸电池工程。经过多年的试验论证，退役锂电池在基站领域的梯次利用安全性、技术性和经济性已被证明可行。
基于此，近年来中国铁塔加快了基站梯次利用示范推广，截至2018年年底，其已在全国31个省市约12万个基站使用梯次利用锂电池约1.5GWh，替代铅酸电池约4.5万吨。根据中国铁塔规划，2019年将继续扩大退役锂电池梯次利用规模，预计需梯次利用电池约5GWh，替换铅酸电池约15万吨，将可消纳退役动力锂电池超过5万吨。
5万吨退役动力锂电池是个什么概念？根据行业专家从企业质保期限、电池循环次数、车辆使用工况等方面综合测算，预计2020年动力锂电池累计退役量在20万吨左右。也就是说，今年中国铁塔对退役锂电池的消纳能力，将对退役动力锂电池的市场影响举足轻重。实际上，中国铁塔在推动动力锂电池梯次利用的过程中，遇到的主要问题就是目前退役动力锂电池量较少，产业链下游企业争夺挤占有限的退役电池资源，导致退役锂电池采购价格居高不下。
事实上，退役动力锂电池进行梯次利用在过去的一年受到广泛关注，很多人认为其在储能领域有着广阔的市场前景，认为储能市场是退役动力锂电池最好的承接者。
据悉，除了在通讯基站大规模使用退役锂电池外，中国铁塔还与中国邮政、商业银行、国网电动车等企业合作研究将梯次利用电池应用在机房备用电源、电网削峰填谷、新能源发电及电力动态扩容等方面，并正在甘肃省河西地区建设15MWh光伏发电梯次利用项目、10MWh风力发电梯次利用等试验项目。
储能市场也许不是退役锂电池的江湖
如果说退役锂电池在通讯基站的应用已经得到充分验证，具备经济性和安全性，那么在大型储能设施的应用上是否同样具备安全性、技术性和经济性则有待商榷。
有业内人士认为，退役的动力锂电池用在铁塔的通信基站电源、路灯电源或不间断电源等小型储能装置上是可以的，但用在大规模储能电站系统可能会面临技术、商业模式等多重挑战，可行性并不高。中国化学与物理电源行业协会秘书长刘彦龙认为，早期动力电池受限于技术能力，循环寿命没有预想的3-8年那么长；此外，2015年我国动力电池产业在高补贴刺激下高歌猛进，动力电池供不应求，许多资质较差的小厂商挤了进来，导致动力电池质量参差不齐，规格种类繁多，退役后在储能领域再梯次利用面临着诸多不可控风险。
一般而言我们常说的三元材料主要指的是NMC材料，也包含NCA材料，层状材料的容量发挥受到其结构稳定性的影响，由于Ni3+的化学稳定性要比Co元素更好，因此在充电的过程中NMC材料也就能脱出更多的Li，使得材料的容量由较大的提升。
反过来，层状氧化物正极材料结构稳定性还受到脱Li数量的影响，过量的脱Li可能会导致材料的层状结构坍塌，因此为了保证NMC材料的结构稳定性需要对材料的充电截止电压进行限制，保证材料的长期的循环稳定性。
德国明斯特大学的Johannes Kasnatscheew等人对NCM111和NCM532（两款材料来自BMW集团）、NCM622和NCA（两款材料来自Customcell）、NCM811（来自杉杉科技）材料的充电制度对其循环寿命和结构稳定性的影响进行了研究。
NMC材料的脱锂数量与充电截止电压成正比，也就是说充电截止电压越高NMC材料的脱锂量也就越大，相应地材料的结构也就越不稳定。下图为NCM811材料在不同的充电截止电压下，循环性能曲线，可以看到提高截止电压后，材料容量发挥明显提高了，但是随之而来的是材料衰降速度的加速。
对比不同截止电压下的循环数据后发现，4.6V截止电压时虽然在第五次放电时比容量最高，但是在循环53次后，其容量快速下降，低于4.5V和4.4V截止电压下NMC111的容量。这表明一味的的提高充电截止电压，虽然会使的材料的容量获得较大的提升，但却会使的材料的循环稳定性发生明显的下降，因此需要根据电池的设计寿命合理选择充电截止电压。
，在不同的截止电压下循环53次后，放电能量和放电能量保持率曲线，从图中可以看到，在循环53次后，放电能量密度最高的并不是截止电压最高的电池，对于NMC811材料，在4.3V截止电压获取了最高的放电能量密度，NMC622和NMC532、NCA材料在4.4V充电截止电压获得了最高放电能量密度，NMC111材料在4.5V获得了最高能量密度。
这仅仅是循环了53次后的数据，随着循环次数的增加，较高截止电压下的材料由于衰降速度比较快，按照上图的循环曲线的趋势，截止电压最低时，放电能量密度将会是最高的。此外从下图可以看到，无论是哪种材料随着充电截止电压的升高都会导致容量衰降的加速，特别是Ni含量较低的NMC111、NMC532和NMC622材料受到截止电压的影响更大，这表明Ni含量较低的几款材料的结构稳定性更差一些。
在锂离子电池实际应用中，材料的高温稳定性也是需要我们考虑的，Johannes Kasnatscheew对NMC622、NMC811和NCA材料在常温和60 ℃下的循环性能做了研究，结果如下图所示。一般而言，提高温度可以改善电池内的动力学条件，从而提高电池的性能，这一点从电池在60 ℃下的容量发挥可以明显的看出来，但是高温会对材料的循环稳定性产生一定的影响。
