锂电池一般能用几年

锂电池一般能用几年

锂电池一般能用几年？相信大家对锂电池并不陌生，绝大部分的手机电池用的都是锂电池，锂电池的寿命也是我们所好奇的。接下来就由我带大家了解锂电池一般能用几年的相关内容。

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锂电池寿命是不按年数来算，而是按周期来算的。

锂电池的寿命是“500次”，指的不是充电的次数，而是一个充放电的周期。

现在手机都采用是锂电池，大部分锂电池循环次数一般在500次左右，就是说从0-100为一次循环（周期满100为一次循环） ，当到500次后手机电池就已经衰弱，电池内阻变大，内部的化学元素活性降低，进入快速消耗阶段。

大家都有过这种经历，一部很老的手机满电打一个电话后就关机了，这种就可以理解 电池已经用完了。

扩展资料：

一个充电周期意味着电池的所有电量由满用到空，再由空充到满的过程，这并不等同于充一次电。比如说，一块锂电在第一天只用了一半的电量，然后又为它充满电。如果第二天还如此，即用一半就充，总共两次充电下来，这只能算作一个充电周期，而不是两个。

因此，通常可能要经过好几次充电才完成一个周期。每完成一个充电周期，电池容量就会减少一点。不过，这个电量减少幅度非常小，高品质的电池充过多次周期后，仍然会保留原始容量的 80%，很多锂电供电产品在经过两三年后仍然照常使用。

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锂离子电池循环寿命影响因素分析

1、锂离子电池结构及原理简介

锂离子电池主要由正负极材料、电解液、隔膜、集流体和电池外壳组成，正负极材料由两种不同的锂离子嵌入化合物组成。充电时，锂离子从正极上脱嵌下来通过电解液经隔膜嵌入负极，放电时则相反。在锂离子电池首次充放电过程中，负极和电解液的相界面上能够形成一层钝化膜。它在电极与电解液之间起到隔膜作用，是电子绝缘体却是锂离子的优良导体，锂离子可以经过该钝化层自由地嵌入和脱出，具有固体电解质的特性，因此这层钝化膜被称为“固体电解质界面膜”(solidel ectrolyte interface)，简称SEI膜。锂离子电池充放电电极反应为：

2、设计和制造工艺的影响

在电池设计过程中，材料的选择是最重要的因素。不同的材料性能特性不同，所研发的电池性能也有差距。正负极材料匹配的循环性能好，电池的循环寿命才会长。在配料方面，要注意正、负材料的添加量。一般来说，设计装配过程中一般要求负极容量相对正极过量一些，如果不过量，在充电过程中负极会析出锂，形成锂枝晶从而影响安全性。负极相对正极过量太多，正极可能过度脱锂，造成结构坍塌。

电解液在电池可逆容量的影响上也是十分重要的因素。电极材料脱、嵌锂离子的过程始终是与电解液相互作用的过程，这种相互作用对电极材料的界面状况和内部结构的变化有重要影响。在与正负极材料相互作用的过程中电解液会损耗，另外在电池化成形成SEI膜和预充电时，也会消耗部分电解液，因此电解液的种类和注液量也影响着电池寿命。

锂离子电池的制造工艺流程主要包括：正负极配料、涂布、制片、卷绕、入壳、注液、封口、化成等。在电池生产过程中，对每一步的流程都要求非常严格。任何一个流程没有控制好都有可能影响电池循环性能。

在正负极配料过程中，应注意粘结剂的添加量、搅拌速度、浆料的浓度、温湿度，并保证物料能够分散均匀。

在涂布过程中，在保证电池高比能量前提下，合理控制正(负)极涂覆量，适当减小电极厚度有利于降低电池衰减速率。涂布后的极片还要用辊压机进一步压实，合适的正极压实密度可以增大电池的放电容量，减小内阻，减小极化损失，延长电池的循环寿命。

卷绕时，卷成的电芯应紧密、不松散。隔膜和正负极卷得越紧，内阻越小，但卷得过紧时会造成极片与隔膜湿润困难，致使放电容量变小；卷得太松会使极片在充放过程中发生过度膨胀，增大了内阻，降低了容量，缩短了循环寿命。

3、电池材料老化衰退的影响

锂离子电池充放电循环的过程即为锂离子通过电解液在正负极材料之间来回脱嵌、移动的过程。在锂离子电池循环过程中，除在正负极发生氧化还原反应外，还存在大量副反应。如果能将锂离子电池的副反应降至低水平，使锂离子通过电解液始终能顺畅地往返于正负极材料之间，就能使锂离子电池的循环寿命得以增加。

锂离子从正极移动到负极必然经过覆盖在碳负极上的SEI膜，SEI膜的好坏直接影响电池的循环寿命。国外学者对电池材料老化衰退的研究比较早，特别是对SEI膜的研究比较深入。主要的研究方法是通过电池寿命实验数据并结合电化学表征手段来分析电池材料的稳定性和衰退机制。

SEI膜的稳定性对电池的稳定性有重要影响。SEI膜不稳定容易析出锂金属，会导致负极活性材料快速衰退，形成稳定SEI膜的锂电池可以在高温条件下储存超过4年。D.Aurbach等拆解循环后的钴酸锂电池，通过SEM、XRD等实验对正负极片进行分析，将容量衰退主要归因于负极SEI膜持续消耗Li+以及正极LiCoO2和HF形成的LiF界面膜等不可逆的副反应。P.Ramadass等通过描述充放电循环过程中负极SEI膜持续增长引起的锂离子损失的过程，建立了容量衰退模型。S.Sankarasubramanian等建立了包含溶剂的扩散和SEI膜的增长机制的容量衰退模型，并得出容量衰退与SEI膜厚度以及电池老化时间呈线性关系。

黄海江对进行了200次充放电循环的铝塑膜锂离子电池进行了研究，结果表明：电池放电容量逐渐降低、内阻和厚度逐渐增大。对不同循环次数的电池拆解后用实验观察显示：200次循环后正极表面出现很多裂纹，平均粒度下降；负极显示SEI膜变厚，并在循环末期有锂和锂化合物的沉淀。锂离子的脱出与嵌入会引起会产生晶格内应力，在这种内应力疲劳作用下，LiCoO2形成裂纹最终颗粒尺寸下降。

J.Vetter等对电池内部材料随充放电循环的老化机理进行了深入分析，综述了电极材料晶体结构的稳定性、活性材料与电解液的界面副反应和粘结剂性能下降等因素都会对电池容量和功率性能产生影响，并对正负极老化的原因及影响进行了总结。对于负极材料，除由于SEI膜的生成、生长使阳极组分间的接触变差导致阻抗的升高的因素外，主要因素有：溶剂嵌入C极产生气体导致C颗粒破裂、循环中体积的变化引起的活性物质颗粒间接触变差、析出的锂金属与电解液反应加速老化等。对于正极材料老化衰退的原因和影响如图1所示。

图1正极材料老化的原因和影响

常见的电解液的组成成分为溶剂（常用的为烷基碳酸酯类，如EC、DEC、DMC等）、锂盐（常用的是LiPF6、LiBF4等）和各种添加剂。正负极材料脱、嵌锂离子的过程始终与电解液相互作用，复杂的氧化还原反应会因为这种作用在界面上发生，甚至会产生气体或固体产物从而使电解液发生损耗。气体会增加电池的内部压力导致电池变形，固体产物会在电极表面形成钝化膜从而引起电池极化增大而降低电池的输出电压。这些因素都会对电池容量和安全产生不良的影响，最终影响电池的循环寿命。添加添加剂能有效改善锂离子蓄电池的循环性能，例如在EC/DEC溶剂体系中加入微量添加剂苯甲醚。

正负极集流体的性质也会影响电池的容量和循环寿命。锂离子电池正、负极常用的集流体材料分别为铝和铜，二者都是易腐蚀的金属材料。集流体被腐蚀后形成钝化膜、粘附性差、局部腐蚀（点蚀）和全面腐蚀都会使电池内阻增加，导致容量损失和放电效率降低。可通过酸-碱浸蚀、导电包覆等预处理方法增强其粘附性和耐腐蚀性。

4、电池使用环境的影响

锂离子电池的使用环境对其循环寿命影响也是非常重要的。其中，环境温度是十分重要的因素。环境温度过低或过高都会影响锂电池的循环寿命。

陈继涛等研究了C/LiCoO2系锂离子电池在－20℃条件下的充放电性能。结果显示：电池的放电性能在低温下变差，0.2C放电容量仅为常温容量的77%，1C放电容量仅为0.2C放电容量的4%。低温下恒压充电时间增加，充电性能也明显恶化。

锂离子电池在低温下放电容量减少的主要原因包括：电解液电导率变差、隔膜的润湿和/或透过性变差、锂离子的迁移速度变慢、电极/电解液界面上电荷转移速率减缓等。另外，SEI膜的阻抗在低温下会增大，使锂离子通过电极/电解液界面的速度变慢。其中SEI膜的阻抗增加的原因是：锂离子在低温下从负极脱出较为容易，嵌入较为困难。充电时金属锂会出现并与电解液发生反应，形成新的SEI膜覆盖在原来的SEI膜上，使电池的阻抗增大从而导致电池的容量下降。

李连兴等对同批锂电池分别在60℃和常温下进行300次充放电循环实验。初始阶段，60℃条件下电池表现出较高的放电容量。但随着循环的进行，电池容量衰减加快，循环稳定性降低，后期甚至有电池发生鼓胀现象。高温下锂离子电池的充放电循环是不稳定，高温导致电池的电极电化学极化加剧和气体的产生，造成鼓胀现象，同时电荷传输电阻增加，离子传输动力学性能降低。

目前锂离子电池大多用LiPF6作为电解液，由于电解液的不纯或微量水催化分解导电盐，电解液中含有一定酸性物质HF。HF会与SEI膜中的主要成分ROLi、ROCO2Li等发生反应，生成LiF沉积在负极表面。含有LiF的SEI膜会阻碍锂离子的迁移。同时，产生的高阻抗物质会使石墨颗粒之间绝缘隔离。随着高温充放电的进行，负极性能会逐渐恶化最终导致电池失效。

使用锂离子电池的设备在运输或正常工作的情况下，有可能会经受振动、冲击、碰撞等条件的考验。某些锂电池在与系统通信时进行充放电并根据一定频率接收数据信息。设备振动时的频率有可能对电池频率产生干扰，从而引起芯片数据出错或引发保护电路动作。强振动或冲击下，锂离子电池的极耳、外部的连线、接线柱、焊点等可能会折断或脱落，电池极片上的活性物质也可能剥落，这都会影响电池的寿命甚至产生危险的情况。

5、循环过程中充放电制度的影响

锂离子电池的'使用过程即充放电循环的过程，充放电电流的大小、充放电截止电压的选择及采用何种充放电方式等充放电制度对锂离子电池的循环寿命也有很重要的影响。凡盲目增大电池的工作电流、增加充电截止电压、降低放电截止电压等都会使电池性能下降。

不同电化学体系的锂离子电池的充放电截止电压不同。在锂离子电池充电过程中凡超过充电截止电压就认为发生了过充电。K.Maher等将LiCoO2电池的充电截止电压依次从4.2V设置到4.9V，并对实验后的电极材料进行了X射线衍射和Raman光谱实验，表明石墨负极和钴酸锂正极均发生了结构改变，通过测试不同截止电压充电后的电极不同SOC的熵变曲线，也同样发现电极材料发生了结构改变。锂离子电池过充时，从正极上脱出的过量的锂离子会沉积或嵌入到负极上，沉积的活性锂易与溶剂反应，放出热量使电池温度升高。正极受热分解放出氧气使电解液易分解并产生大量的热。当锂电池的放电电压低于放电截止电压时，就形成了过放电。在过放电的过程中，锂离子从负极上会过度脱出，下次充电时再嵌入会比较困难。余钟宝等对以MCMB为负极、LiCoO2为正极的电池过放电到0V时，铜箔集流体遭到比较严重腐蚀，负极SEI膜遭破坏，再次形成的SEI膜性能较差，使负极阻抗增大、极化增强。电池在过放电以后的循环过程中放电容量、充放电效率大为降低。

李艳等对18650型锂离子蓄电池在不同倍率下的放电进行了研究。结果表明电池容量衰减随着充放电倍率的提高几乎成比例的增长。高倍率循环的LiCoO2/石墨系锂离子蓄电池容量衰减严重。通过分析得出：容量严重衰减的基本原因是正极材料结构的改变和负极表面膜增厚导致Li+数量的减少及扩散通道阻塞。在大电流放电情况下，需要离子快速的嵌入、脱出正负极，反应速度很快。唐致远等通过实验分析认为：由于电池在大电流放电时需要在较短的时间内放出很大的容量，电极反应迅速剧烈，某些锂离子来不及脱嵌或穿越负极材料放电过程就已经结束了。另外，电池极耳可能会在大电流条件下熔断，设备元件也可能会被损坏。

6、结论

通过分析可知，无论在设计制造还是使用过程中，影响锂离子电池循环寿命的因素是多方面的。锂离子电池的应用越来越广泛，对锂电池的需求在数量和质量上都提出更高的要求。循环寿命直接影响锂离子电池的使用时间和品质，因此生产者对其影响因素的研究是十分必要的。只有在研发和生产过程中将影响循环寿命的各个因素都把握好，企业才能在激烈的市场竞争中占据主动地位。消费者在使用过程中应注意锂离子电池的特性，根据说明书的提示正确使用电池。

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锂电池项目未来的发展潜力怎么样

有需求就会有机会。需求越大，项目前景越有潜力，特别对于能源有关的产品，比如说锂电池。 2015年锂电池需求占比达47%，到了2016年达到了52%。而消费型的锂电池的需求占比继续下滑，在2016年大约是42%。储能型锂电池在光伏分布式使用和移动通讯基站储能电池领域的使用不断扩大。2016年占比达到6%。

通过这些数据可以看得出来。锂电池，它的使用领域和占比都是在不断改动的。未来的前景要点使用应该集中在电动工具，新动力轿车，轻型电动车和动力存储系统等等。这些领域内的工业规划，在未来几年应该会保持成倍的增加趋势。

一、锂电池的优势导致它不断增加 新动力轿车的大力展开，也带动了锂电池行业的深度展开，动力锂电池在电池份额中不断升高。因为锂电池和传统电池相比优势比较大，他们在相同体积下锂电池容量更大，出产运用收回进程都愈加的绿色环保。

二、新动力轿车数量的增加，导致锂电池求过于供。 在2017年，中国的电动轿车产值达到65万辆。到2018年，这个数据仍然在继续上涨。这一成果直接导致锂电池需求猛增。特别是新能源锂电池，商场潜力巨大。

三、新技术的整合使用，进步使用率。 跟着新技术的开发与研讨。石墨烯纳米材料等一些先进的材料设备不断完善和锂离子电池的研发加快融合。它的使用领域，也越来越广泛

成果简介

高容量硅 (Si) 被公认为高性能锂离子电池 (LIB) 的潜在负极材料。但是，放电/充电过程中的大体积膨胀阻碍了其面积容量。 本文，上海交通大学微纳米科学技术研究院张亚非教授课题组在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊 发表名为“Binder-Free, Flexible, and Self-Standing Non-Woven Fabric Anodes Based on Graphene/Si Hybrid Fibers for High-Performance Li-Ion Batteries”的论文， 研究设计了一个柔性石墨烯纤维织物（GFF）为基础的三维导电网络，形成无粘合剂且自支撑的高性能锂离子电池的硅负极。

Si 颗粒被牢固地包裹在石墨烯纤维。起皱引起的大量空隙石墨烯在纤维中能够有效地适应锂化/脱锂过程中硅的体积变化。GFF/Si-37.5% 电极在 100 次循环后在0.4 mA cm –2的电流密度下表现出优异的循环性能，比容量为 920 mA hg –1。此外，GFF/Si-29.1% 电极在 400 次循环后在0.4 mA cm –2的电流密度下表现出 580 mA hg –1的优异可逆容量。GFF/Si-29.1% 电极的容量保持率高达 96.5%。更重要的是，质量负载为 13.75 mg cm –2的 GFF/Si-37.5% 电极实现了 14.3 mA h cm –2的高面积容量，其性能优于报道的自支撑 Si 阳极。这项工作为实现用于高能 LIB 的无粘合剂、柔性和自立式 Si 阳极提供了机会。

图文导读

图 1. (a) 自立式 GFF/Si - X电极制造过程示意图。（b）醋酸溶剂中的 GOF/Si、（c）GOFF/Si 和（d）GFF/Si- X 的数码照片，揭示了其柔韧性。(e) GFF/Si-37.5% 电极冲压成面积为 1.12 cm 2 的小圆盘。

图 2. (a) GFF/Si-37.5% 低倍率的 SEM 图像和 (b) 部分放大的 SEM 图像，揭示了两个独立的纤维在两者相遇的点合并为一个。(c,d) GFF/Si-37.5% 表面和横截面的 SEM 图像。

图 3. GFF/Si- X电极在 0.4 mA cm –2电流密度下的电化学特性；所有比容量均以自立式电极的总质量为基础计算。(a) 第一次循环充电/放电电压曲线。(b) ICE 的比较分析。(c) 循环性能比较。(d) GFF/Si-37.5% 电极在 0.2 mV s –1扫描速率下的CV 测量值。(e) GFF/Si-37.5% 的倍率性能。(f) 具有不同阳极重量的 GFF/Si-37.5% 电极的面积容量

图 4. GFF/Si-HI、GFF/Si-37.5% 和 GFF/Si-800 C 电极的循环性能比较

图 5. GFF/Si-HI、GFF/Si-37.5% 和 GFF/Si-800 C 的成分分析：(a) XRD 图，(b) 拉曼光谱，(c) GFF/Si-的 TGA 曲线N 2气氛中的HI ，和 (d) FT-IR 光谱。

图 6. (a,b) GFF/Si-37.5% 电极在循环前后的拉曼光谱和 XRD 图案。GFF/Si-37.5% 电极在 100 次放电/充电循环后的形态研究：(c,d) 锂化/脱锂后低倍和高倍率的 SEM 图像；插图是循环后 GFF/Si-37.5% 电极的数码照片；(e,f) TEM 和 HRTEM 图像；插图是低倍放大的 SAED 图像；(g) 元素映射。

小结

在这项研究中，基于 GFF 的 3D 导电网络被设计用于无粘合剂和自立式 Si 阳极。GFF 结构在放电/充电循环期间成功地抑制了 Si 的体积膨胀。提出了一种新策略，用于制造用于高性能 LIB 的无粘合剂、柔性和自立式 Si 阳极。

文献：

https://doi.org/10.1021/acsami.1c04277

成果简介

SiOC纳米颗粒由于提供的高容量和出色的循环稳定性，被认为是最有前途的锂离子电池负极之一。然而，由高比表面积和高颗粒间电阻引起的副反应阻碍了SiOC材料的实际应用。 本文，东华大学杨建平研究员团队在《New J. Chem》期刊 发表名为“Confined self-assembly of SiOC nanospheres in graphene film to achieve cycle stability of lithium ion batteries”的论文， 研究开发了一种受限的自组装工艺，将掺硼的SiOC（B-SiOC）纳米球封装到导电石墨烯薄膜（B-SiOC@G）中 。B掺杂可以诱导SiOC纳米颗粒的互连组装，而石墨烯作为导电框架可以缓冲体积变化并促进锂离子和电子传输。因此，得到的 B-SiOC@G 阳极表现出优异的循环稳定性，在 0.5Ag -1时每循环衰减 0.03%并在1000次循环后保持 445 mA hg -1的可逆容量。这些结果表明，B-SiOC@G是一种很有前途的高稳定性锂离子电池负极材料。

图文导读

图1、 （a和d）B-SiOC@G的SEM图像，（b和e）B-SiOC@G的TEM图像，（c和f）SiOC@G的SEM图像，（g-k）Si的元素映射，O，C，B。

图 2 (a) XRD 图案，(b) FTIR 光谱，(c) B-SiOC@G、SiOC@G、CA-SiOC@G 和 VC-SiOC@G 的拉曼位移。(d) B-SiOC@G、SiOC、SiOC@G、CA-SiOC@G和VC-SiOC@G的TGA曲线。

图3、 (a) B-SiOC@G 的氮吸附等温线。(b) B-SiOC@G 的 XPS 光谱，(c) C 1s 和 (d) B-SiOC@G的B1s。

图4、 (a) 首次放电/充电曲线，(b) 初始库仑效率，(c) 第一次循环后样品的奈奎斯特图，(d) 倍率性能，(e) 0.5 A g -1 电流密度下的循环性能对于 B-SiOC@G、SiOC@G、CA-SiOC@G 和 VC-SiOC@G。

图5、 (a) B-SiOC@G和 (b) SiOC@G的GITT 测试。(c)从 B-SiOC@G和SiOC@G的 GITT计算的Li +的相应扩散系数。(d) B-SiOC@G不同循环后的 EIS 曲线。

小结

石墨烯薄膜不仅可以作为导电框架缓冲体积变化，促进锂离子和电子传输，还可以防止 SEI 薄膜的连续形成，以确保循环过程中稳定的电解质界面。这项工作可能对高度稳定的负极材料的结构设计产生深远的影响。

文献：

https://doi.org/10.1039/D1NJ06229H

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