电池寿命到底有多长

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1 电池本体特征
目前采用广泛的磷酸铁锂电池和三元锂电池，都在量产车型上有所应用，我们就以这个为例来看一下电池的寿命。
磷酸铁锂电池
作为锂电池的一种，磷酸铁锂指的是作为正极材料的锂离子电池；
采用橄榄石结构的LiFePO4作为电池的正极，由铝箔与电池正极连接，中间是聚合物的隔膜，它把正极与负极隔开，但锂离子可以通过而电子不能通过，右边是由石墨组成的电池负极，由铜箔与电池的负极连接。 电池的上下端之间是电解质，电池由金属外壳密闭封装，如图。电池在充电时，正极中的锂离子通过聚合物隔膜向负极迁移；在放电过程中，负极中的锂离子通过隔膜向正极迁移，锂离子电池就是因锂离子在充放电时来回迁移而命名的。


充电时，锂离子在电场力的作用下，从磷酸铁锂晶体表面，进入电解液，穿过隔膜，再迁移到石墨晶体的表面，然后嵌入石墨晶格中。锂离子从磷酸铁锂脱嵌后，磷酸铁锂转化成磷酸铁。


放电时，锂离子从石墨晶体中脱嵌出来，进入电解液，穿过隔膜，迁移到磷酸铁锂晶体的表面，然后重新嵌入到磷酸铁锂的晶格内。


磷酸铁锂电池有着较高的工作温度范围，在-20°C至+75°C下均可正常工作，一些具有耐高温特性的磷酸铁锂电池还可以在350°C至500°C范围内正常工作，由于其有着出色的结构稳定性、安全性能以及较长的使用寿命，所以更加适合用在动力系统领域中使用。
但是由于电池的温度材料特性，在不同温度下的循环寿命也不同 ，电池的衰减也会因为温度变化而变化。在25~55℃温度区间，随着温度的升高，衰减加快。在5~25℃温度区间，随着温度的降低，衰减也加快。在高温区和低温区出现不同因素主导的衰减机制，在低温区出现类似于跳水型的衰减曲线。


一般来讲，引起电池容量衰减的原因主要有四个方面： 1）负极侧SEI的生长； 2）正极侧电解液的氧化分解； 3）负极侧活性物质的损失； 4）正极侧活性物质的损失；而锂电子电池容量衰减可以分解为两个部分：第一部分是和动力学相关的功率损失。由于动力学造成的功率损失，通过小电流0.05C充放电消除功率损失造成的影响；第二 部 分 是 和 热 力 学 相 关 的 活 性 材 质 损 失和活性锂损失，其中活性材质损失主要分解为正极活性材质的损失和负极活性材质的损失。对于循环衰减较为稳定的电池，固体电解质层(SEI)消耗的活性锂是全电池容量衰减的主要部分。它来源于负极在充放电过程的成膜消耗。在循环初期，负极膨胀速率相对较快，SEI消耗活性锂也相对较快。而进入循环中后期后，膨胀速率减缓，SEI消耗活性锂也趋于平稳阶段。


在特定的温度区域，25~55 ℃符合随着温度增加，衰减加快的衰减规律。其衰减由SEI成膜增厚主导，容量衰减Qloss和温度T和时间t或者循环次数N。


高于该区间，由SEI成膜消耗活性锂占主导地位，衰减随着温度增加而增加。低于该区间时，由充电锂枝晶的产生损失占主导地位。衰减率随着温度增加而降低。
三元锂电池
同样作为锂电池的一种，三元锂电池的正极采用的是三元材料，一般指的是Ni、Co、Mn或Ni、Co、Al三种金属元素为核心元素的正极材料；磷酸铁锂电池能量密度已经基本达到理论的极致，而三元电池的能量密度还有很大的提升空间。综合能力密度、功率密度、循环寿命、低温性能等方面，三元电池的综合性能优于磷酸铁锂电池。
影响三元锂电池寿命的因素主要包括储存状态下的容量衰减和循环状态下的容量衰减。


其中，充放电的次数和电流大小以及温度都会对电池容量和寿命造成影响。
2 车辆使用
当作为动力电池装载上车后，电池作为动力输出源，尤其是电动汽车的主要输出动力，需要进行定期的维护和保养。为了最大限度的延长电池使用寿命，（1）避免深度放电，保持电池的电量在一定容量之上，比如30%以上；（2）长时间不用的情况下，建议每个月都进行一次充放电；（3）控制充电电压，防止电压过大造成电池损坏；（4）避免高温环境，温度的对电池的使用寿命有着很大影响，减少减速衰减的过程。


按照正常使用流程，尽管不同厂家的电池寿命也是有所区别的，国家强制要求动力电池电芯循环使用寿命必须要在1000次以上，而对于整一个动力电池的PACK，磷酸铁锂一般可以做到2000次，而三元锂电池，平均水平是在500-1000次，做得好的，则可以达到1000次以上。三元锂电池的寿命起码可以保持5年以上，磷酸铁锂寿命则会更长一些，可达8年或以上。
部分主机厂动力电池的质保政策：



来源：https://view.inews.qq.com/k/20230824A05NN600
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