一个视频讲懂锂电池的循环寿命和日历寿命
假如动力电池的寿命焦虑可以得到解决，那么你还会买油车吗？锂电池的寿命到底是8年、15年还是20年？作为一名特斯拉车主，我和大家一样非常关注这个问题，所以花了不少时间研究了这些生涩的论文。今天的视频我尽可能地讲清楚这个问题，希望可以帮到你解答你的心中的疑惑。
锂电池的寿命包含2个重要概念：循环寿命、日历寿命。今天我们主要讲相对复杂的日历寿命，因为循环寿命的概念大家已经非常熟悉了，这里我就几句话带过了。现阶段的锂电池少则1500次循环，多则3000次循环甚至更多。按我的长续航跑满500的80%400公里循环一次来计算，1500次循环至少能跑出60万公里，更别说磷酸铁锂电池更多的循环次数。
在正常的使用环境下，循环寿命是不用担心的。不会还有人拿手机电池来说事吧？为啥手机2年就衰减那么多？这个基础问题我已经不再想回答了，如果再问出这个问题，说明你对「循环」这个词压根就不认识。
电池的日历寿命clinton life of electric cars，这个评论区聊得最多的关键词。它的概念是电车在日历时间内可以正常运行和维持有效性的预期时间，这与电车的实际行驶里程无关，而是基于时间因素考虑电车的使用寿命。
现在主流电动汽车的电池宣传的日历寿命的确是8-12年，我们也能从大多数厂家提出的8年电池质保来证明此事。那至少8年时间，是不是8年之后电池直接报废？先别着急下结论。
·第一，"时间到了电池就得报废"这个不成立的。到达电池日历寿命，电池依然能继续使用，只是电池容量会降低20%-30%。
·第二，我们需要了解这个8年是怎么来的。我们来了解一个机构NREL，它的全称是National Renewable Energy Laboratory，美国国家可再生能源实验室，是一个专注于可再生能源和能源效率的研究机构。他们通过BLAST电池寿命分析和仿真工具套件，将实验室电池老化数据集，扩展到现实场景和电池组架构，捕获了由于日历时间引起的电池性能退化的数据图。
这三张图分别展示了在10度、25度、40度的环境温度下锂电池的电池衰减情况。横轴是以年为单位的时间，纵轴理解为电池的生命容量。
·先来看最后一张图，在40度的环境中10年时间电池容量就接近80%了，这个结果跟现在看到宣传的8年时间也大差不差。
·但还有两张图继续看第二张，在温度25度的环境当中电池的日历衰减明显低得多，即便到了20年电池容量依旧在80%以上。
·第一张图环境温度为10度的情况下20年之后电池依然接近90%。这里面还有一个现象大家注意到了吗？不管是在哪种温度的环境下电池出厂的头2-3年下降速度是最快的。这就是为什么现在很多车主刚买了电车以后觉得车开起来感觉里程一直在降低的原因。
所以通过这个模型图能看到温度才是影响电池日历寿命的最大的杀手。不过就算是长期处在40度以上的温度也能维持10年左右。以四川为例，除了夏天有几天温度会过40度，冬天会到5度左右，大多数时候都是10来度、20来度。
这样的环境下锂电池是不是活得很舒服？这是个根据温度环境不断变化的动态的数据。你们情况肯定跟我不一样，极端的温度可能都会遇到，但是至少大多数人不用去焦虑日历寿命。其实大家有这个担心很正常，早期的电车电池日历寿命确实很差。
2012年日产有一款车新车续航才130左右，5年之后开了8万公里就掉了20%的有效续航。但是现阶段的锂电池已经不是当年的了，现在的电池组足够大，而且热管理技术已经是指数级进步了。国外也好国内也好，电池科学家也不是吃素的，往后只会越来越好。
所以在了解了日历寿命和循环寿命之后，你还会焦虑吗？那我们又该怎么去充放电？这三张图当中复出现的50%OC似乎很重要，但是它又是什么意思？它会给我们的电池保养带来哪些参考？关注我下期我们继续讨论。点赞|关注|转发。
锂电池短命的原因找到了，而且还有了“起死回生”的办法
锂电池修复策略示意图。
锂离子电池和其他新兴锂基电池技术已经广泛应用于智能手机、笔记本电脑和相机等产品。锂电池优点诸多，但它们的使用寿命较短。工程师们发现，导致锂电池性能衰减的主要原因之一在于，锂有时会变得不活跃。这种“死锂”会引发容量衰减和热失控，最终导致锂电池性能受损或寿命完结。techxplore.com网站当地时间4月22日报道，中国浙江工业大学、浙江大学和美国阿贡国家实验室的研究人员基于碘氧化还原反应，设计了一种让锂金属阳极中的非活性锂“起死回生”的策略。相关研究成果刊登在《自然·能源》杂志中。
固体电解质界面（SEI）是锂离子电池在前几个充电周期中，阳极上产生的一层钝化层。SEI对确保电池效率、稳定性和安全性起着至关重要的作用。在传统石墨阳极锂离子电池中，SEI通常由LiF、Li2CO3、烷基碳酸酯等物质构成。最近的研究表明，在锂金属阳极电池中，SEI主要由Li2O组成。在这类电池中，锂镀层体积的变化会对Li2O基SEI的机械完整性和钝化作用产生不利影响。这反过来又促成了“死锂”的形成。
此前，其他研究人员曾提出过多种提高锂金属阳极电池性能的方法。例如，使用人工SEI结构或加入SEI调节的电解质添加剂（六氟磷酸铯或碳酸氟乙烯）。然而，他们发现锂镀层的体积变化会导致SEI破裂，将锂暴露在电解液中，导致形成新的SEI。随着时间推移，这种持续的SEI损坏和修复过程会损害电池性能。
在新策略中，研究人员希望量化在锂金属阳极上形成的SEI中的Li2O含量。此外，他们还研究了钝化SEI在电隔离死锂形成中的作用。研究人员Chengbin Jin等指出，SEI中锂的损耗和死锂碎片化是导致锂金属电池性能下降的主要原因。这一发现启发他们设计了用碘氧化还原反应恢复死锂活性的方法。研究人员在文中说：“我们提出了一种基于系列碘氧化还原反应（主要涉及I3-/I-）的锂还原方法。以生物炭胶囊作为碘的载体，我们证实了I3-/I-氧化的自发特性，它能有效地恢复死锂活性，弥补锂损耗。”
按照这种设计思路，Jin等用极少量的锂制备了一种完整的电池。该电池具有1000次的循环寿命以及高达99.9%的库伦效率。为了进一步评估锂离子恢复策略的有效性，研究人员将阳极与商业阴极（如LiFePO4和LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2）结合，构建了一种袋状电池。这种电池在寿命和效率测试中也取得了良好的结果。
在未来，该研究团队设计的锂离子活性恢复策略，不仅有助于开发新型高性能锂金属阳极电池，还可以用于延长现有锂电池的循环寿命。
原创编译：雷鑫宇 审稿：西莫 责编：陈之涵
期刊来源：《自然·能源》
期刊编号：2058-7546
原文链接：https://techxplore.com/news/2021-04-strategy-rejuvenate-dead-lithium-batteries.html
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