钜大LARGE | 点击量：849次 | 2021年12月16日
为何手机电池的使用寿命不及动力锂电池？
汽车制造商正在扩大电动汽车的行驶范围，使其类似于汽油动力汽车。这就需要更大的电池，该电池会随着驱动距离的增加而呈指数增长。图1展示了不同电池系统和氢气作为大小函数的估计行驶里程。
电池尺寸加倍不会线性地延长行驶距离，并且随着重量的增加，车辆的效率会降低。锂离子在能量密度方面的性能优于铅酸，但没有电池能与氢燃料电池或传统的内燃机（未显示）接触的化石燃料相遇。与加大电池尺寸相比，扩大油箱的行驶范围几乎可以忽略不计。车辆的电池尺寸和重量有一个阈值；超过临界点将产生负回报，并且由于增加的车辆重量而使效率受损。
图1：电池大小与行驶里程的关系。电池过大并不能线性扩展驱动范围
与化石燃料相比，电池的热值低，用货车为货运列车，远洋轮船或大型飞机供电几乎没有意义。一项研究表明，用电池代替煤油可使飞机在空中飞行不到10分钟。成本是另一个问题，电池需要很长时间才能充电。用电化学装置不可能像在罐中注满液体或气体燃料那样快速方便地进行注油。充电也需要高功率。超快速的EV充电汲取了五个家庭的等效电力。为电动车队充电可能会使城市昏暗。
相反，化石燃料的质量无法与干净，安静且只需轻按一下开关即可立即启动的电池相媲美。尽管化石燃料便宜且容易获得，但必须停止轻浮燃烧这种资源以拯救我们的星球。寻找环保，经济和持久的替代品是一个挑战；电池只能部分满足此要求。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
在过去的20年中，电池技术的进步不足以替代化石燃料。突破电池的界限让我们想起了它的许多局限性，包括低能量密度。充电时间长，成本高且包装退出之前寿命短，通常不会发出警告。表2说明了包括电池在内的普通燃料的能量密度。
表2：化石燃料和电池的能量密度
与电池相比，化石燃料的单位质量能量要高出许多倍，但与燃烧化石燃料相比，电力的利用效率更高。
如何延长电池寿命
购买电动汽车时，续驶里程是关键考虑因素。成本也很重要，但很少提到电池寿命。这可能不会引起轮胎问题，推销员也不会在以后警告购买者可能的服务问题。出售的是清洁，安静和令人振奋的电动推进器。纳税人的补贴也有帮助。
电池具有明确的寿命，而随着我们手机中运行时间的减少，这一点显而易见。电动汽车的倡导者可能会争辩说，智能手机电池不能与电动汽车电池相比。这些产品完全不同。没错，但具有讽刺意味的是，两者都使用锂离子系统。本文从运行时间和寿命方面着眼于EV和移动电话中的电池。
移动电话中的电池为消费级电池，经过优化，可以以最低的成本获得最长的运行时间。另一方面，考虑到使用寿命，EV电池符合行业标准。差异不止于此，关键的区别在于能量的分配方式。
一天结束时，手机会充电，并且可以充分利用存储的能量，直到电池没电为止。换句话说，用户可以完全访问所存储的能量。更换新电池后，手机会提供良好的运行时间，但是随着使用时间的增加，电池的使用时间会减少。在这种全周期模式下，锂离子可传递约500个周期。用户适应不断减少的运行时间，并且作为消费类产品，电池寿命的终止通常与屏幕破裂或新型号的推出相对应。内置的过时功能非常适合设备制造商和零售商。
EV电池也会老化，并且容量会下降，但是EV制造商必须保证电池使用八年。这是通过加大电池尺寸来实现的。当电池是新的时，仅利用了大约一半的可用能量。这是通过将电池组仅充至80％而不是充满电来完成的，并在使用了可用的行驶里程时放电至30％。随着电池的褪色，需要更多的电池存储空间。行驶里程保持恒定，但驾驶员不知道，电池逐渐充电到更高的水平，并放电得更深，以补偿衰减。
一旦电池容量下降到80％，就会消耗过大的保护，并且电池维护系统（BMS）会进行完全充电和放电。这会使EV电池处于与手机相似的压力水平，驾驶员开始注意到行驶距离减小。更换电池可能是必要的，但是成本将比内燃机高得多，并且比内燃机高。
当电池消失时，EV开始过时地模仿手机。这可能是买方充斥着更快，更闪光的模型的时候。智能手机用户对此非常熟悉，但是价格会令人震惊。现在说电动汽车电池能持续多久还为时过早。有人说，电池的寿命将超过汽车，并在能量存储系统中找到了第二种应用。
驾驶习惯和温度也会影响老化，当在温暖的气候下运行的EV电池过早褪色时，该特性就会暴露出来。据了解，将电池保持在高温和高充电状态下会比积极驾驶造成更大的压力。换句话说，将充满电的锂离子保持在30°C（86°F）或更高温度下，比在中等温度下行驶更能加速老化过程。许多EV电池都包括液体冷却功能，以减少与热相关的电池褪色。
苛刻的负载还会缩短电池寿命。由于其尺寸较大，即使在加速过程中，EV电池也只能承受适度的压力。相比之下，移动电话在传输和处理数据时会从小的电池汲取连续的高电流。与驱动电动汽车相比，这给手机电池带来了更大的压力。电池也受到手机的脉冲负载而不是电动汽车的直流负载的负面影响。
EV不会向驾驶员透露电池容量，而只会以行驶里程的形式显示充电状态（SoC）。这样做的部分原因是，如果在保修期结束时容量降至规定的水平以下，则会担心会引起客户投诉。知识越少越好。尽管通常可以使用维修人员的访问代码，但对手机电池也有相同的限制。新电池应具有100％的容量；80％是电池寿命的典型终止时间。
锂离子动态应力测试（DST）
所有锂离子电池都会随着时间和使用而褪色，无论是在消费产品中还是在持久的工业用途中。图3探索了具有不同充电和放电终点的锂离子电池的寿命。
图3：锂离子的容量损失与充放电截止点的关系。限制完全充电和放电可延长电池寿命，但会降低利用率。
上表中的锂离子电池性能良好，但最大的容量损失发生在充电至100％放电至25％（黑星）的电池组中。在85％到25％（绿色）之间循环可提供比充电至100％和放电至50％（深蓝色）更长的使用寿命。
当锂离子充电至75％放电至65％时，容量损失最低。但是，这将尺寸过大，并且电池利用率不足。这种做法被应用在卫星中，以达到较高的循环寿命，而对于地面应用而言则较少，因为这样做会增加成本，尺寸和重量，超过合理的返回点。动态压力测试不包括像手机一样充至100％且放电至零的电池。一个完整的周期可提供最佳的电池利用率，但会降低使用寿命。
在实验室测试的电池并不总是能够复制真实的使用寿命，其结果往往比现场使用的结果要好。在实验室环境中，电池通常在受控的温度下以理想的充电和放电方式在几个月内循环使用。现实生活中的随机使用会增加热量，振动和恶劣的充电习惯。
电池没有固定的使用寿命，也不会突然死亡而是逐渐消失。环境条件决定了寿命，而不是独自骑行。用户可以通过避免超快充电，在中等温度下工作以及避免充满电来控制电池寿命。避免苛刻的负载和完全放电也有帮助。热量是大多数电池的敌人，最坏的情况是将充满电的锂离子电池保持在高温下。即使采取了最佳的保养措施，电池也只能使用一个季度，并且一旦电量耗尽，电池组最终将退役。
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