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鋰離子電池如何延緩衰老

鉅大LARGE  |  點擊量:1146次  |  2020年09月17日  

從原理出發(fā),只要先了解造成電池老化的原因,再根據(jù)這些原因給予電池針對性的保護,我們就能達成「保養(yǎng)電池」的目的。


電池大學(BatteryUniversity)在HowtoProlongLithium-basedBatteries一文中詳細地介紹了讓鋰離子電池老化的多種因素。假如大家感興趣的話,可以點擊鏈接來仔細探索電池愛憎分明的一生,不過因為篇幅限制,本文僅簡單談一談其中幾個因素。


第一個因素是循環(huán)(Cycles)。這個在Apple的官方文檔中已被統(tǒng)一寫作為「充電周期」,方便理解的話你也可以認為是放電周期,其含義為「當放電量達到電池容量的100%以后,即完成了一個充電周期?!?/p>

充電周期的含義


在電池大學的文章中,你也可以找到類似的含義,即放電深度(DepthofDischarge)決定了電池的循環(huán)次數(shù),一個完整的循環(huán)就是100%的放電深度,鋰離子電池的實際容量則會隨著循環(huán)/充電周期次數(shù)新增而略微減少。


這種因循環(huán)而造成的容量減少有一條及格線,比如Apple關于旗下產(chǎn)品內(nèi)置電池的壽命承諾為,iPhone用戶的電池可以在500次循環(huán)后依舊保留80%的健康度,iPad、AppleWatch、MacBook則是1000次。


不過,我們并不能單憑循環(huán)次數(shù)來評估電池壽命。許多人可能聽說過「不要給手機充電一整晚」、「不要把電池用到關機」這樣的說法,其實這樣的說法有一定的道理,這也是為何前文引入放電深度這個概念的原因:放電深度越小,越能延長電池壽命,充電同理。


換句話說,我們同時還要防止深度充放。


容量損失與放電深度的關系


從這張圖中我們可以看到100%-25%(黑色)容量損失最快、壽命最短,85%-25%(綠色)其次,75%-65%的容量損失最慢、壽命最長。


因此假如綜合考慮電池的壽命和日常可用性,按照電池大學「部分充電比完全充電更優(yōu)」的說法,在不追求長續(xù)航的情況下,盡量保持電量百分比在30%到80%的區(qū)間內(nèi)。在接受TheVerge采訪時,來自ArgonneCollaborativeCenterforEnergyStorageScience(ACCESS)的工程師VenkatSrinivasan也給出了同樣的結(jié)論。


注:考慮到電量計校準問題,可以定期進行一次完全充放電來校準電量,防止遭遇跳電等電量百分比顯示不準確的情況。


除了上述充放電的因素,環(huán)境因素的影響也不小。極限高溫和高充電電壓將會影響電池的壽命,前者會加速電池不可逆的容量損失,后者雖然可以提高電池容量,但會加速衰減電池的循環(huán)壽命。


高溫存放電池和不同充電電壓對電池壽命的影響


尤其要注意極限高溫帶來的影響,一般來說,最好不要讓電池溫度超過35攝氏度。


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