国标规定的锂电池循环寿命测试条件及要求解析

国标规定的锂电池循环寿命测试条件及要求解析

国标规定锂电池循环寿命的测试条件及要求为：在环境温度20℃±5℃下，以1C充电，当电池端电压达到充电限制电压4.2V时，改恒压充电直至充电电流小于或等于1/20C，停止充电，搁置0.5h~1h，再以1C电流放电至终止电压2.75V，放电结束后搁置0.5h~1h，再进行下一次充放电循环，直至连续两次放电时间小于36min，才认为寿命结束，循环次数须大于300次。

从国标的定义中我们提炼出两点：

1.该定义规定了循环寿命测试是在深度充电和深度放电模式下进行的；？

2、按照此模型，锂电池的循环寿命在≥300次循环后，仍有60%以上的可用容量。

2 影响锂电池寿命的因素

1、影响锂电池寿命的因素

据电池大学介绍，影响锂电池寿命的主要因素有以下几点：

1）充电时间；

2）放电深度；

3）充电截止电压；

4）充电速度；

5）工作温度；

2.充电次数对寿命的影响

很多消费者，甚至一些工程师认为，很多锂电池规格书上标示的预估寿命约为300次充电次数，以为只要插上充电器一次，就算是一次充电。如果消费者每天插上充电器两次，电池寿命将不足半年。由于很多人对电池的认识还停留在镍氢电池、镍镉电池，而由于这几种电池都有记忆效应，但锂电池没有记忆效应，因此电池大学认为，锂电池一个完整的循环应该这样描述：锂电池以1C电流（最大充电电流）充电至额定电压4.2V，再以0.05C充电电流涓流充电至电池饱和，再以1C放电率放电至3V，这个过程才是完整的充放电循环。没有完全充电和没有完全放电都不算是一个完整的充放电循环。 如果你的电池充满电后，用了十分之一的电量，然后再次充满电，这就是十分之一的循环，这样充电10次基本才算一个循环。锂电池一般的寿命为300~500次（此时电池还没有完全损坏，但容量只有初始容量的60%~70%）。

很多消费者甚至一些工程师认为锂电池充电次数过多会损坏电池，因此在使用过程中都进行完全充放电，待电池容量接近0后再进行充电，并将充电截止电压设置为最高阈值电压4.2V。电池大学认为锂电池的放电深度越低越好，如下图2所示。例如1AH的LiPO4电池在100%DoD下循环次数约为600次，其寿命内提供的容量为J=1AH*600=600AH。若以40%DoD深度放电，可循环3000次，其寿命内提供的容量为J=1AH*0.4*3000=，相比100%放电深度，寿命增加50%。 丰田双擎混动车对电池提供了8年16万公里的质保，对外宣传是：浅充电浅放电，寿命更长。

4、充电电压对寿命的影响

电池大学认为，充电截止电压对电池寿命有着至关重要的影响。对于4.2V以下的锂电池，有两个重要标准：

1、当充电截止电压低于4.2V时，每降低0.1V，充电循环次数增加一倍。

2、满电压每下降70mV，电池可用容量就会减少10%。

电动汽车和卫星中的锂离子电池也必须具有 8 年以上的使用寿命。要实现这一目标，电池只能充电至 3.90V/cell 或更低。NASA 的一个有趣发现是，驻留在 4.10V/cell 以上的锂离子往往会由于阴极上的电解质氧化而分解，而充电至较低电压的锂离子会由于阳极上的 SEI 积累而损失容量。NASA 报告称，一旦锂离子在卫星中经过约 40,000 次循环后超过 8 年大关，由这种现象引起的电池质量下降就会迅速发展。充电至 3.92V/cell 似乎可以最大程度地延长使用寿命，但这只会减少约 60% 的容量。瑞典查尔姆斯理工大学报告称，使用降低 50% SOC（充电状态）的充电可以将汽车锂离子电池的预期寿命延长 44-130%。

手机、笔记本、平板、数码相机等大部分设计师都会把锂离子电池充电到4.20V，这是操作极限。因为消费电子产品的更新周期一般是3年，用户希望电池寿命更长，很多山寨品牌为了把容量全部压榨出来，会把充电电压提高到4.3V甚至更高。另一方面，业界更在意寿命，可能会选择更低的电压阈值。充电阈值由各厂商自行设定，没有统一的标准。

5. 充电速度对寿命有什么影响？

电池大学认为，锂电池的充电速度（充电电流）对锂电池寿命有着关键的影响，充电速度越快，电池寿命越短。下图5是锂电池的对比实验，C：电池所代表的容量值。例如，对于 的锂充电电池，1C=2.6A；对于 的锂充电电池，1C=3.4A。从实验结果可以看出，在1C的充电速度下，循环500次后剩余满容量为 ，减小，容量减少约11%。如果以2C的充电速度充电，循环500次后剩余满容量为 ，减小，容量减少约44%。如今的手机厂商都在追求充电速度，却不惜牺牲电池寿命。好在消费电子产品的更新频率足够高。

6.温度对寿命有什么影响？

电池大学认为，锂电池的工作温度对电池寿命影响很大。实验表明，三元锂电池在经过100次充放电循环后，20℃时容量只下降到97.7%，而当温度升至60℃时，电池容量下降到只有60%左右。因此，应尽量让电池保持在室温环境下。