如何延長鋰離子電池的使用壽命

鋰離子電池和電池用于大量電子電路設計、電子產(chǎn)品、手機以及許多電動工具、真空吸塵器，現(xiàn)在還用于汽車。

與其他形式的可充電電池一樣，鋰離子電池和電池的關鍵問題之一是它們的壽命或壽命有限。隨著使用它們的充電容量下降，最終它將達到特定應用的使用壽命結(jié)束的點。

當電池的使用壽命結(jié)束時，需要更換。不幸的是，維修成本，即使組織能夠承擔這意味著該項目必須報廢。除了產(chǎn)生更多對環(huán)境不友好的電子廢物之外，這可能既昂貴又不方便。

一系列鋰離子電池，用于為各種不同的電氣和電子產(chǎn)品供電

尤其是更換很多手機，不僅是為了跟上最新的潮流，也是在電池性能下降的時候。移動電話通常每隔兩到四到五年就更換一次。通常到五年的時間跨度，電池會顯著退化。

同樣對于電動汽車，更換電池的成本可能很高，通常會使汽車無法進行經(jīng)濟維修。有鑒于此，制造商正在考慮將汽車的電池壽命定為 10 到 15 年，隨著技術(shù)的發(fā)展，這應該會延長。

鋰離子電池壽命

鋰離子電池技術(shù)的改進使新電池的使用壽命比幾年前更長。然而，電池壽命仍然是有限的，可能會導致問題。

通常，電池的壽命，在這種情況下，鋰離子電池或電池組的壽命被認為是它在制造時僅存儲 80% 的電量。

用于為 DSLR 相機供電的典型鋰離子電池

壽命通常根據(jù)電池在其可以存儲的最大電量僅為新時充電容量的 80% 之前可以經(jīng)歷的充電放電循環(huán)次數(shù)來衡量。正是充電和放電的不斷重復導致了電池的磨損和退化。

由于壽命是根據(jù)充電/放電循環(huán)次數(shù)來衡量的，因此除了不使用電池外，似乎幾乎沒有什么可以保護電池的方法。情況并非如此，可以采取幾個步驟來獲得最長的使用壽命。有些可能不切實際，但至少了解它們可以使它們在可能的情況下實施。

電池壽命和充電容量下降

由于電池充電容量的下降是電池使用壽命的限制因素，因此了解更多有關這一點很有用。

用于為電動工具供電的典型鋰離子電池

·似乎有幾個因素會降低鋰離子電池的充電容量，從而降低其使用壽命。

活性材料的損失：電池中的活性材料 LAM 的損失發(fā)生在正極和負極上。它本質(zhì)上是一種機制，借此減少電極中可用于電化學活性的材料。

鋰庫存損失：當可用于傳輸電荷的鋰離子數(shù)量減少時，就會發(fā)生鋰庫存或 LLI 的損失。

電極不平衡：隨著時間的推移，發(fā)現(xiàn)電極的狀態(tài)變得不平衡，一個電極可以接受比另一個電極更多的鋰離子電荷載流子，反之亦然。

阻抗變化：有幾種機制會導致阻抗上升，但隨著時間的推移，阻抗非常低的電池會開始出現(xiàn)阻抗上升。這發(fā)生在使用和時間上。

保持電池壽命的方法

有幾種方法可以保持電池壽命（以充電/放電循環(huán)次數(shù)計）。換句話說，電池達到其使用壽命之前的使用壽命，而不是該循環(huán)充電的使用壽命。

這些措施可以幫助確保鋰離子電池不需要比必要的更早更換。

·通過采用這些措施，可以減少成本和浪費，同時可以減少更換電池的不便。

·僅在您真正需要時才進行快速充電：鋰離子電池的快速充電非常方便，因為它可以使設備、車輛或其他物品盡可能重新啟動和運行。然而，它確實會對電池造成更大的損壞，并且持續(xù)快速充電可能意味著使用壽命不會像其他情況下那樣長。

·不要將鋰離子電池完全放電：完全放電的鋰離子電池會使它們承受壓力，這會縮短它們的使用壽命。將它們完全放電可以將鋰離子從電極中剝離出來，這可能導致它們過早消亡。

·此外，鋰離子電池的電量不應低于其最低電壓，即每節(jié)電池 2.4 V 至 3.0 V。

·不要過度充電：鋰離子電池不喜歡完全放電，也不喜歡充滿電。同樣，所有鋰離子將從一個電極遷移到另一個電極，這也可能導致電極解體。

·理想的充電帶：鋰離子電池的最佳充電點可能是在達到 20% 左右充電，然后在 80% 左右停止充電。這并不總是很容易實現(xiàn)，但將其作為一個目標點是有用的，這有助于一般管理。因為電池管理系統(tǒng)會阻止它們達到完全充電甚至低充電水平。他們傾向于給出合理的保證金。然而，防止它們過于接近充電限制的任一端而不是絕對必要的仍然是一個好主意。

·保持涼爽：鋰離子電池應保持涼爽。通過讓它們保持涼爽但不冷凍，老化過程會變慢。因此，在陽光明媚的日子里，鋰離子電池不應該放在車里，因為氣溫會顯著升高。出于同樣的原因，甚至建議電動汽車不要停在陽光下。

·非使用保養(yǎng)：如果鋰離子電池長時間不使用，理想情況下應將其充電至完全充電的 40% 至 60% 之間。理想情況下，它應該定期充電以克服自放電的影響。通過將其保持在 50% 左右的充電水平，這可確保其處于最佳狀態(tài)，且兩個電極均不會耗盡鋰離子——這是縮短壽命的關鍵因素。

·此外，將電池存放在大約 5° C到 20°C 之間對它們來說是最好的，因為它提供的溫度既不太熱也不太冷。

·如果可能的話，也值得將它們從設備中移除，并定期對它們進行充電以更換和因自放電而丟失的電荷。

·不要凍結(jié)：鋰離子電池不應暴露在非常低的溫度下 - 大多數(shù)鋰離子電池電解質(zhì)在大約 -40℃時會凍結(jié)。這可能會使它們無法在設備需要在極端溫度下供電的某些應用中使用。

·僅在需要時才購買新電池：鋰離子電池應僅在需要時購買，因為電池制造后就開始老化過程。直到需要時才購買意味著它們不會變質(zhì)太多，盡管它們在交付之前已經(jīng)由制造商和分銷商存儲。

鋰離子電池能用多久

這是每個人都想知道的主要問題。不幸的是，要給出明確的答案并不容易。涉及的變量很多。

電池類型等參數(shù)（是否用于手機、照相機、電動工具、電動汽車等）。不同類型的設備使用不同類型的鋰離子電池，這將對可達到的使用壽命產(chǎn)生影響。

還有一些項目，例如它們的使用溫度，它們是否已存儲，它們充電和放電的速度，它們是否已經(jīng)放電了一段時間，以及許多其他因素。

另一個大變量是什么算作充電/放電循環(huán)的問題。有時電池會經(jīng)歷比其他電池更深的充電周期，有時可能是 20% 到 80%，有時可能只是充值，比如 30% 到 60%，這是否算作一個周期。

但對所有這些問題采取明智的方法，大多數(shù)鋰離子電池至少可以使用 3 年和大約 1000 次充電循環(huán)。

如果將這些作為最低限度，那么任何更大的都是獎勵。通過采用盡可能延長電池壽命的準則，應該可以通過減少更換電池的頻率來提高基本預期壽命并降低成本。

就現(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)而言，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些早期電動汽車上的電池隨著時間的推移僅略有退化，因此它們應該使汽車能夠在非常長的使用壽命內(nèi)運行而無需更換。這顯然在一定程度上取決于汽車制造商和電池制造標準，以及電池管理系統(tǒng)的電子電路設計。

鋰離子電池的另一個主要用戶是手機行業(yè)。盡管電池標準通常很高，但對快速充電的需求以及許多人直接運行手機并立即充電的事實，使用快速充電，因為他們需要它們在完全放電后再次快速工作，這意味著使用壽命是很少，只要它可能。然而，隨著合同的續(xù)簽，許多人每兩年更換一次手機，而其他人則選擇不那么頻繁地更換手機，這仍然不是一個大問題。盡管可以更換電池，但通常手機的使用壽命不會超過四年。

通過對鋰離子電池的使用和存儲方式采取一些預防措施，可以在其性能下降到難以使用的程度之前獲得最長的使用壽命。有時不可能實現(xiàn)其中任何一個或全部，但在可行的情況下，它可以有效地延長電池壽命并降低運行成本，因為它們需要更換的頻率較低，如果有的話。

電源電路

電源和電源中的電子設備非常重要。沒有它們，許多電子電路將無法工作，確保任何電源的規(guī)格滿足其供電電路的要求也很重要。