一般来说,汽车的使用寿命可以达到10年左右,期间可能会充电1000到2000次左右(假设隔天充电)。为了满足消费者对电动汽车的需求,有必要对电动汽车锂离子电池的使用寿命提出一定的要求。
影响锂离子电池寿命的因素有很多,比如工作温度、充放电电流、充放电截止电压等等。锂离子电池容量下降的机理也可分为三类:内阻和极化增加、正负活性物质损失、Li损失。不同的外部因素对这三个因素有不同的影响。例如,LiFePO4材料制成的电池一般具有非常好的循环性能,使用条件对其循环寿命有重要影响。
型号为26650的磷酸铁锂电池分别进行15C脉冲放电和15C连续放电时,两种放电制度对磷酸铁锂电池的影响完全不同。15C脉冲放电的磷酸铁锂电池容量下降很快。40次后不能放电15C,但仍能放电1C,1C放电下降率6%/20次。而15C连续放电的电池容量较慢,60次后仍能放电15C,但1C倍率的衰减速度比15C脉冲放电快,达到14%/20次。机理研究表明,15C脉冲放电的电池在负极的SEI膜中含有较多的LiF,LiF更多地阻碍了锂离子的扩散,使得电池的Li+扩散阻抗和电荷交换阻抗迅速增加,使得电池在充放电过程中极化电压过高,从而导致LiFePO4大电流放电容量迅速下降。
锂离子电池的放电制度很大程度上取决于用户,好的放电制度不一定适用于部分用户。而充电系统主要由设计者控制,因此研究充电系统对电池寿命下降的影响可以更好地指导我们对锂离子电池的设计。