指的是电池可以循环充放电的次数。而1次循环指的是1次满充加上1次满放,也就是在理想的温湿度下,以额定的充放电电流进行充放电,计算电池容量衰减到某个具体程度(如80%)时所经历的循环次数。循环寿命中的这个80%,我们称之为放电深度。建议测试采用的放电深度为80%。随着放电深度的减小,锂离子电池的循环寿命会增加。例如,一颗NMC18650圆柱形电池,在80%的放电深度下的循环寿命为500次,而在60%的放电深度下将提供750次循环寿命,在40%的放电深度下将提供1250次循环寿命,在20%的放电深度下将提供2500次循环寿命。
NMC电池的循环寿命为500至2000个循环,而LFP电池的循环寿命为2000至5000个循环,具体取决于电池的形状、充放电倍率以及操作温度。
比如说某电池的循环寿命是500次,指的是经历过500次满充满放后,其容量还有80%。
2.日历寿命
3.等效循环
比如电池有100%的电量,一次把它用光到0%,然后再充电到100%,这就是一次充放循环,这是我们上面讲到的电池循环寿命要求的是“满充满放”。此时电池循环次数为1次,充电次数为1次。
但是如果第一次把它用剩到40%、然后充电到100%,第二次又用剩到60%、再充电到100%。这两次使用,合起来也是1次完整的充放循环。此时电池循环次数为1次,但是充电次数为2次。这里的1次就是等效全循环次数。所以:
充放电次数≠循环次数
因此,锂离子电池的等效全循环次数定义为电池在各种工况条件下累积的容量除以电池的标称容量所得到的计数值。一个完整的100%用电/充电循环过程,可以仅充电1次,也可以是2次、3次甚至更多次。但最终决定锂电池寿命的,是80%初始容量时的等效全循环次数,而不是充电次数。
二、动力电池的里程和寿命究竟是多少
这里的1000次循环,是否意味着我们只能充电1000次吗?从前面的分析可知,充电次数并不等于循环次数,这里的循环次数指的是等效全循环的次数,所以实际使用中充电次数肯定会远远大于1000次。
国标中测试条件是,在25℃下,以1C的电流横流充电至截止电压后,然后再恒压充满至电流小于0.05C后停止充电,此时电池可以认为充到了100%,然后以1C的电池横流放电至20%。如此反复操作,这就相当于在20%到100%之间来回反复充放电,这个操作相当于是0.8次循环(全循环),国标要求1000次循环,那么其实要操作1250次的100%到20%的过程,因为12500.8次=1000次,最后检查剩余容量是否还大于80%。而上文提到的1C,比如某车电池的容量是250Ah,那么就要以250A的电流恒定充放。
从以上标准不难看出,标准是模拟了一种横流恒压的充电模式,就是说最开始以1C大电流充电,等充到80%左右,可能就会触发厂家设定的截止电压,这个时候再转为小电流充电。我们在日常充电的过程中,BMS就是控制充电电流,先快后慢,电流先大后小,就好比往水杯里倒水,先是用大水流快速倒水,到了后面就用小的水流轻轻倒水,防止水溢出。
之前马斯克也形象的比如称:充电就像在停车场找车位,充电的时候,锂离子从正极前往负极,嵌入到石墨的层间结构,一开始石墨这边很空,来了就能随便停,后面停车场快满了,新来的车就不好找位置,这个时候如果继续大电流充电,就可能造成一部分锂离子直接停在路边,也就是在负极表面析出成为金属锂,从而导致“电池杀手”锂枝晶出现。所以充电到了后面要慢慢充,一个一个来。
从以上过程可以看出,国标的要求是在25℃条件下,模拟了现实充放电的过程。但其实它相对现实真实情况还是比较苛刻的。首先无论充电还是放电,都是用的1C大电流,这个其实比实际工况更加严苛。另外,放电深度80%也是比较大的。在实际动力电池的使用中,在BMS的精细化管理下,真实的寿命应该是要比1000次大的。我们姑且按照1000次来计算:
假设你每周完成一次等效全循环充电,那么一年充电大约50次,那么1000次循环,相当于使用20年。也就是大约20年后,你的电池容量衰减至80%。