Levensduur lithiumbatterij

De levensduur van een lithiumbatterij wordt doorgaans gedefinieerd als de levensduur ervan, wat het aantal volledige laad- en ontlaadcycli is dat de batterij onder specifieke laad- en ontlaadomstandigheden ondergaat voordat de capaciteit afneemt tot 80% van de oorspronkelijke capaciteit. De levensduur van reguliere lithiumbatterijen die momenteel op de markt zijn, varieert sterk. Typische lithiumbatterijen van consumenten-kwaliteit hebben een levensduur van 300-1000 cycli, terwijl industriële-lithiumbatterijen van-- of stroom-type lithiumbatterijen 1000-3000 cycli kunnen halen, waarbij sommige hoogwaardige-producten langer dan 5000 cycli meegaan. De levensduur van lithiumbatterijen wordt door meerdere factoren beïnvloed. Technisch gezien intercaleren en de-intercaleren lithiumionen tijdens het laad- en ontlaadproces van lithiumbatterijen herhaaldelijk tussen de positieve en negatieve elektrodematerialen, waardoor de materiaalstructuur van de elektrode geleidelijk wordt aangetast en capaciteitsverval ontstaat. Wat betreft positieve elektrodematerialen biedt lithiumijzerfosfaat (LFP) superieure structurele stabiliteit vergeleken met ternaire materialen (NCM/NCA), wat resulteert in een over het algemeen langere levensduur van meer dan 2000 cycli, vergeleken met 1000-2000 cycli voor ternaire materialen. Onder de negatieve elektrodematerialen biedt grafiet superieure cyclusstabiliteit vergeleken met op silicium-gebaseerde anodes, die gevoelig zijn voor volume-expansie, wat resulteert in een kortere levensduur. nGebruiksscenario's hebben een aanzienlijke invloed op de levensduur van lithiumbatterijen. Hoge temperaturen versnellen de afbraak van elektrolyten en de veroudering van het elektrodemateriaal. Bij 45 graden kan de levensduur van een lithiumbatterij bijvoorbeeld met 30%-50% worden verkort. Lage temperaturen verminderen de migratie van lithiumionen, waardoor de interne weerstand voor laden en ontladen toeneemt. Langdurig-gebruik bij lage temperaturen kan lithiummetaalafzetting veroorzaken, wat een veiligheidsrisico met zich meebrengt. Wat de laad- en ontlaadsnelheden betreft, verergeren hoge laad- en ontlaadsnelheden op lange termijn (bijvoorbeeld boven 5C) de spanning in het elektrodemateriaal, wat leidt tot een snelle achteruitgang van de levensduur. Lage temperaturen onder 0,5 ° C kunnen echter de levensduur effectief verlengen. n Industrienormen, de IEC 61960-norm, ontwikkeld door de Internationale Elektrotechnische Commissie (IEC), bepaalt dat lithiumbatterijen een levensduur van minimaal 300 cycli moeten hebben en een capaciteitsbehoud van 80% of hoger bij een laad- en ontlaadsnelheid van 1C bij 25 graden. De binnenlandse GB/T 31486-norm voor krachtige lithiumbatterijen stelt zelfs nog strengere eisen, waarbij een levensduur van minimaal 1.000 cycli vereist is. In daadwerkelijke toepassingen kunnen gebruikers de levensduur van lithiumbatterijen verlengen door de gebruiksgewoonten te optimaliseren, zoals het vermijden van overladen (spanning hoger dan 4,2 V) en overmatig ontladen (spanning lager dan 2,5 V), het handhaven van de bedrijfstemperatuur van de batterij tussen 20-35 graden en het verminderen van langdurige opslag in volledig opgeladen of lege toestand.