通过平时对锂电池的规范使用和定期的维护来延长锂电池的寿命小技巧
来源：宝鄂实业
2019-07-07 18:27
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随着数字化智能设备和电动汽车市场的日益扩张，锂金属电池可以说是最有前途的高密度储能技术之一。然而，锂金属电池技术的一大壁垒是会出现不可控的锂枝晶，并由此引起充电能力变差和安全隐患的问题。
锂枝晶指的是锂金属在用作电池的阳极或负极时表面生长出的针状物，它会引起有害的副反应而降低能量密度，严重的甚至会导致电极短路而引发火灾或爆炸。

日前，亚利桑那州立大学（Arizona State University）的一项新研究发现，使用三维聚二甲基硅氧烷（PDMS）层作为电池中锂金属阳极的基体材料，能够有效地抑制锂枝晶的形成，从而大大地延长电池寿命，减少安全隐患。该研究于3月6日发表在最新的顶级期刊《自然·能源》（Nature Energy）上。
论文的首席研究员姜汉卿（Hanqing Jiang）教授说，这个发现对锂离子（lithium-ion）电池和锂空气（lithium-air）电池都有意义，并且对其他金属阳极电池也有很大的意义。因为几乎所有用作电池阳极的金属都会产生枝状晶体，比如，锌、钠和铝电池等。
姜汉卿称，他和研究团队并不是从材料或电化学的角度来解决这个问题的，而是从机械工程师的角度来寻找解决方案。他说，“已知的研究表明，微小的锡针或锡须（类似枝状晶体）在应力作用下会从锡金属的表面伸出，因此通过类比，我们研究了应力作为锂枝晶生长原因的可能性。”

图丨（a）电镀锂层过程中形成的压应力使得PDMS基底上的铜层产生褶皱变形；（b）PDMS基底的褶皱变形使得锂层中的应力得到释放，从而抑制枝晶的形成；（c）没有柔性PDMS基底的应力释放作用，锂金属表面形成枝状晶体
在第一轮研究中，研究者在电池的阳极底部加了一层柔性PDMS，发现锂枝晶的生长有明显的减少。研究者的分析表明，金属锂电极中累积的应力被PDMS基底以褶皱变形的形式所释放，而这种枝晶减少的趋势与此应力释放直接相关。
“这是首次从实验上证明了残余应力在锂枝晶的形成中起着关键作用”，姜汉卿说。

图丨三维多孔镀铜PDMS基体的制作过程
除了研究锂枝晶的生长机制外，姜汉卿团队又进一步研究了如何利用这种现象（应力释放减少枝晶生长）来延长锂金属电池的寿命，同时还保持高能量密度。
研究者提出的方法是将PDMS基体做成具备很多表面的三维结构。“利用一块内部含有大量小孔的方糖作为模板，PDMS进入方糖内部的孔隙中，形成一个连续的网络状基底，再镀一层薄薄的铜层以传导电子。最后，再用锂金属充满这些孔隙。PDMS作为一种多孔的海绵状层，能够有效减轻应力并抑制枝晶生长”， 姜汉卿解释说。
该研究小组成员之一、莱斯大学（Rice University）的Ming Tang教授说：“通过与其他抑制锂枝晶的方法相结合，比如新的电解液添加剂，这一发现对于使锂金属电池成为一种安全、高密度、长期储存能量的解决方案具有广泛的意义。这种技术的潜在应用范围非常广泛，从个人电子设备供电，到为电动汽车提供超长时动力，再到作为太阳能电网的备用电源。”
对于动力电池来说，通常大家最关心的问题无非是电池的寿命、电池的安全性以及电池的续航性能等这几个方面。其实，不管是传统的铅酸电池，还是现在电动车新国标落地以后“来势很猛”的锂电池，电池的寿命以及耐用性，都在消费者选择电池的过程中扮演着举足轻重的角色！
常说：锂电池只能充放电500次？
在日常生活中，我们经常会听到这样一种说法：“锂电池寿命比传统铅酸电池要长，循环寿命可达500次。”通常，我们会把锂电池的寿命是“500次”，想当然的认为是充电次数，事实上指的500次充放电周期。

一个充电周期，指的是锂电池的电量由满用到空，再由空充到满的过程，这并不等同于充一次电。举个例子，一块锂电池当天只用了一半的电量，然后又为它充满电。如果第二天还如此，用一半就充，总共两次充电下来，这只能算作一个充电周期，而不是两个。因此，通常可能要经过好几次充电才完成一个周期。
电池耗尽再充电，延长锂电池寿命？
很多人可能会疑惑，是不是锂电池充放电超过500个周期，就得换新锂电了呢？很多朋友为了能够延长电池的寿命，每次都在电池电量完全耗尽时才进行充电 ，这样真的可以延长锂电池寿命吗？
事实上，每完成一个充电周期，电池容量就会相对减少一点。不过，这个电池容量减少幅度非常小，并不影响电池的正常性能。据了解，现在高品质的锂电池经过多个周期充放电之后，电池容量仍然可达80%以上。
如何延长锂电池寿命呢？
1、首次骑行时，最好把锂电池充满，主要是因为锂电池从出厂那一刻，就开始处于一个自放电过程，自放电会使锂电池带电量减少 。
2、每次骑行时，不要将电池电量完全耗尽，长期过放会使电池寿命减少3倍。当电动车骑行中出现电量过低提示时，要及时地停止骑行，去尽快充电。

3、注意的是锂电池不能过度放电，过度放电会造成不可逆的容量损失。如果长时间不用电池，应将电池从仪器中取出保存于干燥阴凉处，并要在60~90天内充电一次，以免存放时间过长，电池因自放电导致电量过低，造成不可逆的容量损失，因为锂电池的最佳存放状态是半电存放。
4、千万不能过充，当充电完成指示灯亮时，要停止充电。
5、尽量使用原装锂电池充电器充电，原装充电器配套性能强，充电倍率适度，避免因过大电流充电造成对电池内部结构的损害。
锂电池生命循环到底是多少次？随着社会节能环保的提倡，越来越多的环保型产品被应用到市场当中。而在电池行业，锂电池凭借着众多的优势迅速的占领了市场，并逐渐取代传统铅酸蓄电池。对于传统电池来说，锂电池具有寿命长，节能环保无污染，维护成本低，充放电完全，重量轻等等优势，总说锂电池寿命长，长到什么程度？
锂电池寿命多长
所谓锂电池寿命是指电池在使用过一段时间后，容量衰减为标称容量（室温25℃，标准大气压，且以0.2C放电的电池容量）的70%，即可认为寿命终止。行业内一般以锂电池满充满放的循环次数来计算循环寿命。在使用的过程中，锂电池内部会发生不可逆的电化学反应导致容量下降，比如电解液的分解，活性材料的失活，正负极结构的坍塌导致锂离子嵌入和脱嵌的数量减少等等。实验标明，更高倍率的放电会导致容量更快的衰减，如果放电电流较低，电池电压会接近平衡电压，能释放出更多的能量。
锂电池的理论寿命约为800次循环，在商业化的可充电锂电池中属于中等。磷酸铁锂约为2000次，而钛酸锂据说可以达到1万次循环。目前主流的电池厂家在其生产的电芯规格书中承诺大于500次，但是电芯在配组做成电池包后，由于一致性问题，主要是电压和内阻不可能完全一样，其循环寿命大约为400次。西安华迈长期制造锂电池电池组。
什么是三元锂电池？三元锂电池寿命多长？
在电池行业，三元锂电池凭借着众多的优势迅速的占领了市场，并逐渐取代传统铅酸蓄电池。对于传统电池来说，三元锂电池具有寿命长，节能环保无污染，维护成本低，充放电完全，重量轻等等优势，总说三元锂电池寿命长，长到什么程度？
在自然界中，锂元素是最轻的、原子质量最小的金属，锂化学性质活泼，极易失去电子被氧化为Li+，标准电极电位为-3.045V，电化学当量为0.26g/Ah，锂元素的这些特点决定了它是一种具有很高比能量的材料。三元锂电池是指采用镍钴锰三种过渡金属氧化物为正极材料的锂二次电池。它充分综合了钴酸锂良好的循环性能、镍酸锂的高比容量和锰酸锂的高安全性及低成本等特点，利用分子水平混合、掺杂、包覆和表面修饰等方法合成镍钴锰等多元素协同的复合嵌锂氧化物，是目前被广泛研究和应用的一种锂离子可充电电池。
三元锂电池的理论寿命约为800次循环，在商业化的可充电锂电池中属于中等。磷酸铁锂约为2000次，而钛酸锂据说可以达到1万次循环。目前主流的电池厂家在其生产的三元电芯规格书中承诺大于500次（标准条件下充放电），但是电芯在配组做成电池包后，由于一致性问题，主要是电压和内阻不可能完全一样，其循环寿命大约为400次。厂家推荐SOC使用窗口为10%~90%，不建议进行深度充放电，不然会对电池的正负极结构造成不可逆的损伤，若是以浅充浅放来计算的话，循环寿命至少有1000次。另外，锂电池若是经常在高倍率和高温环境下放电，电池寿命会大幅下降到不足200次。

锂电池寿命
锂电池生命循环次数是根据电池质量和电池材料来定的：
1、三元材料循环次数约800次。
2、磷酸铁锂电池循环次数约2500次。
3、正品电池和不良品电池循环次数是有区别的，正品电池按电池厂家规格书上的循环次数来设计生产的，而不良品电池循环次数有时可能边50次都不到。
正规厂家生产的锂电池，一般循环次数都是在2000-3000次。
总之，锂电寿命和充电周期的完成次数有关，和充电次数没有直接关系。虽然锂电池的寿命是有限的，但是可以通过平时对锂电池的规范使用和定期的维护来延长锂电池的寿命！
