热 好懂的科普｜一文读懂锂电池寿命

关键词：电动汽车、锂电池、寿命、电池保养
大家都知道电动汽车的锂离子电池是有寿命的，至于寿命是多少，有的说是10年，有的说是二十年，众说纷纭。也有一种说法，锂离子电池寿命分为日历寿命和循环寿命。如果日历寿命到了，即使循环寿命还没到，锂离子电池也会报废。到底哪种说法是真的，时间和使用循环，哪个因子对锂离子电池的寿命影响更大？我查阅了一些资料，现在和大家分享一下。
🌈为什么锂离子电池不能无限循环？
在回答这个问题之前，我们先搞清楚锂离子电池衰减的原因。锂离子电池充电的本质是活性锂从正极——穿过隔膜——石墨负极，石墨呈蜂窝状结构，到达负极的锂元素可以嵌入到石墨蜂窝孔里；放电的本质是锂元素从石墨负极——穿过隔膜——正极。衰减的本质是锂离子活性降低，不再参与充放电活动。哪些原因会降低锂离子的活性？

1.SEI膜不断生长（阳极的衣服）
SEI膜是由锂电池中电解液与锂离子发生反应，在阳极表面形成一层保护膜，能起到保护阳极继续与电解液反应（和高中化学学过的金属与浓硫酸钝化类似），就像给阳极穿了一层保护衣。但这层衣服会随着电池循环不断生长，因此也会不断消耗活性锂离子。

2.锂枝晶
锂枝晶，其实是大量的锂离子聚集在一起失去活性。在低温、高充电率的条件下，最容易在阳极形成。这不仅会消耗活性锂，导致容量下降外，在锂析出的过程中，锂枝晶的形成还可能会导致隔膜撕裂，造成锂电池短路。
3.隔膜材料老化
在高温条件下，隔膜（塑料）会收缩，导致锂电池内阻上升，降低锂电池性能，延长充电时间。
4.电解液分解
锂电池在充放电过程中，少量电解液会发生分解反应，这将使电解液浓度增大，降低输出电压，缩短锂电池的寿命。
像SEI膜生长、电解液分解，日常使用过程中是无法避免的，枝晶生长和隔膜老化可以延缓。因此，锂离子电池的寿命衰减是无法完全不发生的，从维护上来说，我们可以通过保养尽量的去延缓衰减寿命。

🌈时间和使用循环哪个因子对锂电池寿命影响最大？
浙江理工大学陈成特的硕士论文中，曾有研究，对比存放和使用循环对锂离子容量的衰减情况。结论是：存放对于锂离子容量的衰减极其有限（12周不到0.07%），循环是主要影响因素。
在丁鹏飞等《三元锂电池加速循环寿命模型的量化研究》中，指出充放电功率越低，对锂离子循环寿命越有利。循环到一定次数后寿命是加速衰减还是趋缓，都有可能，车主能做的是尽量做好保养。

🌈国标对于锂电池寿命的要求？
为了保证纯电动汽车电池质量，国标中明确规定，纯电动乘用车的循环次数要达到500次充放电时，容量不低于初始容量的90%；或者循环次数达到1000次时，容量应不低于初始容量的80%。
这里的一次循环是指电量从0%~100%，以ID4X长续航版为例，理论续航550Km，一年四季的满电平均续航为400Km，最低要求：400*90%*1000=360000km，对于私家车一年算1.8w公里，够开20年了。
ID4X的电池寿命如何？据悉，ID.4X做到了循环500次后容量保持在97.2%，如果以平均每次循环400公里计算，相当于20万公里后续航依然没有明显的衰减。

🌈怎样延长锂电池寿命？
1.避免过充和过放
建议日常使用，充放电区间尽量在20%-90%之间。至于过充和过放，其实ID4X在设计之初，整车就考虑到过充和过放的问题。
如何避免过充？即使仪表显示充电到100%，电池端还保留了余量，并非100%，所以日常使用，天天充电到100%也完全没有问题，推荐充电到90%的原因是电量高以后，充电速度变慢，充电效率低。
如何避免过放？ID4X即使仪表上显示电量0%，实际还有5%左右电量，还能跑30公里左右。建议：偶尔用到5%没事，低电量马上充电，不要长时间处于低电量状态。长时间停放，电量推荐40%-50%之间。
过充容易鼓包起火，过放一次可能导致锂电池报废，ID4X电池在设计上就避免了上述问题，还是特别用心。
2.多用交流慢充
理由如上图所示，慢充对循环寿命最有利。在尽可能的情况下，多用交流慢充补能，出远门偶尔用快充也问题不大。
3.避免在高温下充放电
理由如上，长时间高温使用可能让锂电池内部隔膜收缩。虽然ID4X做过测试：45℃高温循环寿命，经800次循环充放电测试后，电池容量保持率仍高于80%。谁也不希望天天拿自己的车做极限测试不是？
4.冬天避免在低温下用快充补能
理由：低温+快充容易形成锂枝晶，消耗活性锂。虽然ID4X低温下表现也不差，-10℃低温循环寿命测试：经400次循环充放电测试后，电池容量保持率仍高于80%。咱也不能天天考验他不是？

🌈总结
本文通过介绍锂电池衰减的原理，让大家了解电池衰减的原因，日常保养中，锂电池保养需要注意什么，理解为什么要这样做背后的逻辑。作者水平有限，难免有疏漏，如有不一样的理解，留言区探讨。