隨著電池技術的進步,鋰電池逐漸取代鉛酸電池的地位,走進大眾的心中,在物料搬運、再生能源儲存、電動車等領域應用並發揮卓越的作用。然而,大多數消費者對鋰電池仍有許多疑問,例如鋰電池的壽命有多長? 鋰電池.
答案因類型而異。例如, 磷酸鐵鋰電池 可以提供2,000-5,000次循環,相當於5-10年的使用壽命。相較之下,標準鋰離子電池通常只能持續300-500次循環,相當於2-3年的使用壽命。
在本文中,我們將調查鋰電池的壽命,並進行深入討論,告訴您是否值得投資鋰電池。
什麼是鋰離子電池?
鋰電池是一種利用鋰離子在正極和負極之間移動來儲存和釋放電能的電池。它通常由正極、負極、電解質和隔膜組成。正極材料可以是鈷酸鋰、磷酸鐵鋰或鎳鈷錳酸鋰等化合物,負極材料通常由石墨或矽等製成。電解質可以是液態有機溶液或聚合物電解質。根據正極材料的不同,鋰電池可分為磷酸鐵鋰、三元鋰、鈷酸鋰和錳酸鋰等類型。
與其他類型的電池技術相比,鋰離子電池具有更高的比能量、更高的能量密度、更高的能量效率、更長的循環壽命和更長的使用壽命。憑藉其優勢,鋰離子電池現已廣泛應用於從手機電池到固定式儲能等各個領域。如需了解更多關於鋰離子電池的基礎知識和工作原理,您可以閱讀我們的詳細指南: 什麼是鋰離子電池?
鋰電池壽命概述
透過化學
鋰電池的壽命因其化學性質而異。電池的化學性質決定了其充放電次數。有些類型的電池壽命比其他類型的電池長得多。
電池化學
典型循環壽命範圍
磷酸鐵鋰
2,000 至 10,000 次循環
NMC
1,000 至 2,500 次循環
LTO
10,000 至 20,000 次循環
LiFePO4 電池使用壽命很長,可以使用數千次,非常適合用於太陽能和備用系統。 NMC 電池在電動車中很常見,它們兼顧了能量和循環壽命。 LTO 電池的使用壽命最長,可達到 20,000 次循環。這意味著即使頻繁使用,它們也能使用很多年。
鋰電池會隨著老化而變得脆弱,失去儲存電量的能力。循環壽命與電池的使用壽命息息相關。隨著電池老化,它們的儲存電量會減少,無法像以前那樣長時間地為設備供電。
循環壽命與使用壽命
談到鋰電池,循環壽命和使用壽命至關重要。循環壽命是指電池在容量降至 80% 以下之前可以進行多少次完全充電和放電。使用壽命是指電池在實際使用上的使用壽命。它取決於電池的使用時間和頻率。
因子
循環壽命影響
使用壽命影響
放電深度
影響循環次數
對整體壽命的直接影響較小
充電/放電率
更高的速率會縮短循環壽命
影響熱管理與老化
運行條件
極端條件會縮短循環壽命
隨著時間的推移影響退化
溫度因素
對循環壽命不太重要
高溫會顯著縮短壽命
充電狀態
不是影響循環壽命的主要因素
影響電池老化和壽命
儲藏條件
不是影響循環壽命的主要因素
儲存不當可能導致容量損失
許多因素都會影響電池的循環壽命和使用壽命,包括溫度、電池的充電速度以及每次放電的深度。存放在高溫環境或在惡劣條件下使用的電池壽命會縮短。妥善存放和輕柔使用電池有助於延長電池壽命。
設備壽命
使用電池的設備也會影響電池的續航時間。有些設備需要頻繁充電,而有些設備只是偶爾使用電池。
電池類型
循環壽命(循環)
鋰離子(NMC/NCA)
500年到1,500年
磷酸鐵鋰 (LiFePO4)
2,000年到5,000年
鋰聚合物 (LiPo)
300年到500年
鈦酸鋰(LTO)
10,000年到20,000年
固態鋰
5,000 至 10,000(潛在)
呼吸器等可攜式醫療設備需要使用壽命長且能儲存大量能量的電池。
高性能電源需要能夠多次循環提供穩定能量的電池。
大型儲能係統(例如太陽能儲能係統)需要性能強大且運作良好的電池。
鋰聚合物電池由於採用固態或凝膠狀電解質,因此損耗速度較慢。這種設計在充放電時對電池的壓力較小,因此能夠更長時間地保持能量密度。採用液態電解質的鋰離子電池電量損耗較快。液體流失或枝晶生長等問題會導致電池更快損耗。
設備使用電池的方式將決定其續航時間。設備使用電池的方式要輕柔,不要將電池完全耗盡,這有助於延長電池續航力。
電池續航時間
定義
鋰電池的循環次數代表了其可使用的次數。通常,我們將一次充電和一次放電稱為鋰電池的一次循環。循環定義通常用於解釋鋰電池是否具有足夠的投資價值。
大多數專家表示,當電池電量降至 其初始容量的80%有些規則使用 70% 作為限制。這個數字可以幫助人們了解電池何時會不如新電池那麼有效。
方面
簡介
循環壽命的定義
電池在其使用壽命內可充電和放電的次數。
壽命終止標準
當容量下降到初始值的 80%(有時為 70%)時達到。
循環壽命很重要,因為它表明電池在實際生活中的使用壽命。每天使用電池的人,例如電動車或太陽能係統,都需要了解這個數值。這有助於他們規劃何時更換新電池,並避免突發故障。
測量
科學家和工程師使用特殊測試來確定循環壽命。他們在實驗室中對電池進行多次充電和放電。一些常見的方法包括:
運用 極稀電解測試(ELET) 檢查電池的工作情況。
在設定的電壓和電流下充電和放電,例如在 0.01 V 時恆定電位放電和在 1.5 V 時恆定電流充電。
每 10 次循環提高一次 C 速率,以查看電池是否能夠處理更快的充電。
使用循環伏安法和電化學阻抗譜(EIS)等工具更仔細研究電池。
這些測試可以顯示電池隨著時間的推移如何運作。它們還能幫助公司比較不同的電池。
鋰離子電池能用多久
根據維基百科的數據,鋰離子電池的平均壽命在300-500次循環之間,但這並不是最終的數字。循環壽命因鋰離子電池的類型而異,其中最受歡迎的是磷酸鐵鋰(LiFePO4)。
LiFePO4(磷酸鋰或 LFP)電池是一種鋰離子電池,具有更長的循環壽命,在高溫下更穩定,在 太陽能儲存 以及電動車產業。與其他鋰離子電池相比,LiFePO4 在循環壽命方面表現出色,通常可達 3,000 次以上,從投資角度來看更具成本效益。
BSLBATT提供最佳鋰電池解決方案,所有解決方案均以LiFePO4為電池核心,採用全球三大鋰離子電池製造商EVE和REPT的產品,循環壽命一般在6,000次以上,使用壽命可達15-20年,是鉛酸電池的完美替代品。
影響鋰電池壽命的因素
了解影響鋰電池壽命的因素有助於人們更好地使用設備。許多因素都會影響電池的使用壽命和性能。
極端溫度
例如,磷酸鐵鋰電池的正常工作溫度通常為充電4~0℃,放電-55~20℃。極高的溫度通常會大幅降低鋰離子電池的使用壽命,而極低的溫度也會降低鋰離子電池的效能。
高溫會加速電池損耗。研究表明,電池在溫度升高(例如從 25°C 到 55°C)時會更快損耗電量。
當電池溫度升高時,電池內部的化學物質會變得不穩定,導致電池不安全,使用壽命也會縮短。
電池在 20°C 至 30°C 之間工作效果最佳。
在寒冷天氣下充電會導致鋰鍍層。這會損壞電池並影響其安全性。
熱會使SEI層生長得更快。這會消耗鋰,使電池更難使用。
如果溫度過高或過低,電池就會失效。電池壽命會縮短,設備可能無法正常運作。
過度充電和過度放電
無論是鋰電池還是鉛酸電池,頻繁的過充過放對電池壽命都是非常致命的。不過好在鋰電池本身就自備BMS系統,在程式中預先設定好,可以在電池過充或過放時提供保護,大大延長鋰電池的使用壽命。
將電池充電至 80% 以上並存放會導致其更快失去電量。
日常使用最好充電至80%即可。
盡量不要每次都充滿電。
將電量保持在 20% 至 80% 之間有助於延長電池使用壽命。
快速充電會使電池磨損得更快。
儲存溫度和環境
磷酸鐵鋰(LiFePO4)的儲存溫度通常建議為0℃~25℃,這意味著您應該將鋰聚合物電池存放在陰涼乾燥的環境中。但要注意的是,鋰電池的自放電率低於每月3%,因此請勿讓電池無人看管,並儘可能保持其容量在40%以上。
高速率充電
我們通常不建議對鋰離子電池進行快速充電,因為高倍率充電會導致電池過熱,並影響電池壽命。例如,對於 BSLBATT 生產的鋰太陽能電池,我們的 BMS 通常會將最大充電速率設定為 1C,如果超過此速率,不僅會縮短電池壽命,還可能損壞 BMS。電池管理系統 (BMS) 有助於延長電池使用壽命。
安全性:BMS 透過監控電壓、電流和溫度來確保電池的安全。
效能優化:BMS 幫助電池更好地工作更長時間。
壽命最大化:BMS 保護電池免受導致其老化更快的因素的影響。
BMS 可阻止過度充電和過度放電,從而確保電池的安全。
它檢查溫度以防止電池變得太熱。
它能平衡細胞,使它們都以相同的方式老化。
放電深度
放電深度是指再次充電前消耗的電量。充電前消耗的電量越少,電池的使用壽命就越長。
放電深度 (DoD)
循環壽命(循環次數)
20%
2,500
40%
1,250
60%
750
80%
500
100%
300
每次消耗更多電量會使電池工作更辛苦,從而縮短電池使用壽命。家庭和企業都應該在充電前註意電池的耗電量。在電池電量耗盡之前充電有助於延長電池使用壽命。
工作濕度
工作環境濕度過高,會導致電池容易發生短路或鼓包、極耳腐蝕等現象,也會影響電池的壽命。如果工作環境溫差較大,也會造成鋰電池內部產生凝露,也會造成短路,影響電池壽命。
潮濕的空氣會使電池更快損壞並生鏽。
水會進入電池內部,引起不良反應,產生有害的氫氟酸 (HF),導致電池性能下降。
濕氣可能會滲入電池並導致電池損壞。
潮濕的地方會使電池磨損得更快。
延長鋰離子電池壽命的方法
局部放電
少量充電並只使用少量電量有助於延長電池壽命。一次用完所有電量會加快電池損耗。盡量不要讓電池從滿電狀態進入空電狀態。大多數情況下,請將電量保持在 50% 到 100% 之間。每次只充電和使用少量電量對電池更友好,也有助於延長電池壽命。
每次只使用少量電量對電池較有利。
盡量將電池電量保持在半充電和滿充電之間。
不要讓電池電量完全耗盡。
收費規範
電池充電方式至關重要。慢充比快充更好。請使用容量約為電池容量四分之一的充電器。充電完成後,請勿讓裝置一直插著電源。僅充電至 80% 可幫助延長電池續航力。
如果可以的話,慢慢充電。
充電完成後,請拔下裝置插頭。
日常使用,充電至80%即可。
儲存提示
正確存放電池可確保其保持良好效能。專家建議執行以下操作:
存放電池時應保留一定電量,約 40-60%。
每三到六個月檢查一次儲存的電池,並在需要時充電。
將電池存放在不太熱或太冷的房間內。
健康檢查
經常檢查電池有助於及早發現問題。盡量保持電池電量在 20% 到 80% 之間。切勿讓電池完全耗盡或過度充電。請使用合適的充電器,並將電池遠離過熱或過冷的地方。
每隔幾個月檢查一次電池。
不要讓電池電量低於 25%。
將電池存放在陰涼、陰涼的地方。
保養
保養電池有助於延長電池使用壽命並提高效能。注意電壓、溫度以及充電次數。良好的保養可以使電池使用壽命延長高達 15%。
練習
好處
影響性
保持適當的溫度
減緩電池老化(22%)
電池續航力更長
管理熱量
使電池更好地工作(15.8%)
更好地利用能源
定期檢查
延長電池續航力 (15%)
你可以使用更多年
鋰離子電池值得投資嗎
效率
鋰離子電池性能非常好。它們在小空間內儲存大量能量。這使得它們非常適合許多設備。它們的能量密度可以達到 220 Wh /公斤它們可以循環使用多次,有時甚至高達 2,000 次。您無需定期維護,從而節省時間和精力。但是,鋰離子電池比其他類型的電池更貴。您必須小心處理它們,以防止過熱。
電池類型
優點
缺點
鋰離子電池
最高能量密度、長循環壽命、低維護
成本較高、材料有限、有過熱風險
應用領域
人們在許多領域使用鋰離子電池。它們使用壽命長,電力穩定。大多數電池的循環壽命為500到1,500次。電池的使用方式及其化學性質會影響其使用壽命。需要強大持久電力的設備會使用這些電池。電動車和綠色能源系統需要它們來確保安全性和長壽命。
應用產業
簡介
智能手機
體積小,適合日常使用。
電動車
提供充足的能源,讓汽車行駛更遠。
便攜式設備
為筆記型電腦和平板電腦提供穩定的電力。
再生能源
儲存太陽能和風能以獲得綠色解決方案。
循環次數越多代表更換電池的次數越少。
良好的熱控制可以確保電池的安全並延長使用壽命。
穩定的電力有助於重要係統正常運作。
優勢
購買鋰離子電池有很多好處。它們能量密度高,使用壽命長。大多數電池的使用壽命可達10年。鉛酸電池的使用壽命通常只有3到5年。更長的使用壽命意味著您無需頻繁更換電池,維修費用也更低。
高能量密度使設備更小、更輕。
壽命長意味著浪費更少,節省金錢。
鋰離子電池最終可保留約93%的電量。
更少的替換意味著更少的時間損失和更低的成本。
安全功能保護人員和設備。
結論和常見問題解答
鋰電池的使用壽命很長。它的使用壽命取決於其化學性質,也取決於您的使用和保養方式。正確的充電方式有助於延長電池使用壽命。妥善存放電池也很重要。經常檢查電池,可以保持其良好的性能。磷酸鐵鋰電池是提供強大電力的理想選擇,非常適合需要長期供電的用戶。人們應該檢查一下自己現有的電池,或許可以考慮換用鋰離子電池。良好的使用習慣有助於延長設備使用壽命。明智的選擇可以保持電池的良好性能。
如何判斷鋰電池是否需要更換?
如果電池充電緩慢,可能需要更換。如果電池電量快速耗盡或體積增加,則可能有問題。有時,設備會毫無預警地自動關機。使用者應該留意這些跡象,以確保設備安全。
用戶可以回收舊鋰電池嗎?
是的,人們可以在專門的地方回收鋰電池。回收有利於保護地球,並防止有害物質進入垃圾掩埋場。
如果有人對鋰電池過度充電會發生什麼事?
過度充電會導致電池發熱。這可能會損壞電池或縮短電池使用壽命。有些電池具有安全功能,但使用者仍應始終安全充電。
鋰電池不使用時會失去電力嗎?
即使不使用,鋰電池也會損失少量電量。將它們存放在陰涼乾燥處有助於延長電池壽命。
使用損壞的鋰電池安全嗎?
不,使用破損的鋰電池並不安全。損壞可能會導致電池漏液、起火,甚至爆炸。人們應該停止使用破損的電池,並以正確的方式丟棄它們。