什么是鋰離子電池?它有什么注意事項?電池壽命是當(dāng)今許多應(yīng)用中的重要因素,。對于可植入的醫(yī)療設(shè)備,，患者需要確信電池會在需要重新充電之間給它們較長的時間,，即充電間隔,。

    幾乎同等重要的是，電池的可用容量以及兩次充電之間的時間將在其使用壽命內(nèi)逐漸減少,，這決定了電池需要更換多少年,。這決定了電池的壽命以及可以使用多少個有用的充電/放電循環(huán),。選擇電池時，長壽可能是一個關(guān)鍵的購買標(biāo)準(zhǔn)-一旦電池達(dá)到其使用壽命,，將需要更換電池,，這將涉及在植入式設(shè)備中的某種外科手術(shù)。

    介紹

    通常,，在需要充電之前,，可以將電池的使用時間減少20%，這被認(rèn)為是容量減少的一個問題,。結(jié)果,，可再充電電池的使用壽命通常被定義為在容量下降到其原始值的80%之前的充放電循環(huán)次數(shù)。對于醫(yī)療設(shè)備的設(shè)計人員而言,，重要的一點(diǎn)是,，他們必須獲得有關(guān)市場上可用的各種可充電電池的準(zhǔn)確信息。他們需要確信,，當(dāng)他們查看不同制造商的電池時,，它們正在比較相同的參數(shù)，并且數(shù)據(jù)表上的數(shù)字反映在現(xiàn)實(shí)生活中的行為上,。

    在本文中，我們將研究設(shè)計師如何確保他們獲得正確的信息,，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行決策,。我們將回顧哪些因素會影響鋰離子電池的使用壽命，這些因素尤其重要,，因?yàn)殇囯x子電池比其他技術(shù)更容易發(fā)生變化,，并且其性能在很大程度上受測試，使用和儲存條件的影響,。 ,。

    電池壽命如何受到影響

    對于任何可充電電池，用戶需要多久找到一個充電點(diǎn)取決于多個因素,。

    首先,，有環(huán)境因素，例如溫度和振動,。環(huán)境因素對電池壽命有很大的影響,，在25°C左右的溫度下(鋰離子電池通常認(rèn)為的)退化最小。這也意味著熱管理在某些應(yīng)用(例如電動汽車)中可能很重要,，以確保通過充電或放電產(chǎn)生的熱量不會使電池溫度過高,。

    但是對于植入式醫(yī)療設(shè)備中的電池，這些因素通常不會產(chǎn)生重大影響,。這是因?yàn)獒t(yī)療設(shè)備在植入后會保持在大約37°C的恒定溫度下,，沖擊或振動很小,。對于醫(yī)療設(shè)備，對充電間隔的主要影響在于所謂的“操作因素”,。其中包括充電和放電的速率以及電池充放電到的全部容量的百分比,。存儲也很重要-在將電池安裝到設(shè)備中并投入使用后，長時間存儲會保留多少百分比的電量會影響其行為,。

    充電電壓是關(guān)鍵

    在鋰離子電池中,，正極和負(fù)極之間的電位差隨著電池的充電而增加，并且能量進(jìn)入電池,。隨著使用中電池的放電,，它會減少，并消耗能量,。這意味著可以在端子之間測量的電壓是電池充滿電的可靠指示,，因此可以在其中剩余多少能量。例如,，通過這種電壓測量,，您的智能手機(jī)或筆記本電腦可以確定電池剩余電量的百分比，然后據(jù)此估算電池耗盡所有電量之前需要花費(fèi)的時間,。

    對于醫(yī)療應(yīng)用,，鋰離子電池的額定電壓通常為3.6V或3.7V。在實(shí)踐中,，標(biāo)準(zhǔn)程序是將電池充電至約4.1V的最大值,，并使其放電至2.7V的低點(diǎn)。停止充電的最大電壓稱為充電終止電壓(EoCV)電平,。但是,，如果我們更改這些參數(shù)會怎樣?相反，如果僅將電池放電至高于2.7V的最低電壓,，則它將僅放電掉部分電量,。例如，如果我們在達(dá)到3V電壓時停止將電池耗盡,，則可能意味著電池僅放電至其容量的40%或50%,。

    這個低壓點(diǎn)定義了所謂的放電深度(DoD)。因此,，將電池完全放電視為100%DoD,，而我們可以用較小的DoD百分比來測量壽命?？赡軙绊懯褂脡勖牧硪豁椬兓菍⑸舷揠妷憾它c(diǎn)從4.1V降低至較低值,。這些變化的原因是鋰離子電池中發(fā)生了不同的化學(xué)反應(yīng)，例如，使電解質(zhì)降解或在陽極上沉積不溶性化合物,，從而降低了其效率,。

    這些電壓變化在實(shí)踐中產(chǎn)生了令人驚訝的巨大差異。如果我們稍微改變電壓的上限和下限,，則電池壽命中的充放電循環(huán)次數(shù)只能減少到以前的20%,，甚至更少。盡管在這里我們僅討論電荷和電壓的微小變化,，但切記要記住可充電電池可能最終在現(xiàn)場完全放電,。例如，患者可能只是忘記在正確的時間為電池充電,，從而使其電壓下降得過低,，或者可能將電池存放了較長的時間。

    與我們剛剛討論的壽命變化相比,，這是一個不同的問題,，但是對于許多鋰離子電池而言，這種完全放電會造成損壞,，從而大大降低其可用性,。 EnerSys?通過其Zero-Volt?技術(shù)解決了這個問題，該技術(shù)可確保即使在電池放電至零伏后(圖1和2),，電池仍可以在峰值容量下運(yùn)行,。

    測試結(jié)果

    當(dāng)我們測試了自己的Quallion?電池時，我們展示了出色的低容量衰減性能,，同時在放電深度(DoD)值為100%(低至20%)的情況下循環(huán)電池,。由此，即使經(jīng)過多次充放電循環(huán),，電池容量的損失也降至最低。通過降低充電終止電壓(EoCV),，甚至可以在電循環(huán)期間進(jìn)一步改善容量衰減性能,。將EoCV從最大建議值4.1V修改為較低的4.0V值將增加電池的可用容量。

    當(dāng)我們查看100%DoD(這是醫(yī)療應(yīng)用中的常見用例)時,，我們會在達(dá)到初始保留容量的80%時檢查電池的循環(huán)壽命,。大多數(shù)醫(yī)療應(yīng)用指定此工作循環(huán)壽命值，并且所需的值會隨醫(yī)療設(shè)備的預(yù)期用途而變化,。通常,，醫(yī)療應(yīng)用需要電池在100%DoD循環(huán)條件下滿足500至1,000個循環(huán)，同時保持電池初始保留容量的80%,。其醫(yī)用電池中使用的Quallion?化學(xué)物質(zhì)以80%或更高的保留容量超過了這些循環(huán)要求,。

    結(jié)論

    即使工作條件中的很小差異(例如充電和放電電壓)也可能對電池壽命或使用壽命產(chǎn)生重大影響。這意味著設(shè)備設(shè)計人員應(yīng)確保他們以類似方式比較電池，并應(yīng)檢查電池制造商在其數(shù)據(jù)表上指定的測試條件,。以上就是鋰離子電池的相關(guān)解析,，希望能給大家?guī)椭?/p>