提高頻繁充電的POCT設備中1S3P鋰電池的循環壽命

2026 年 3 月 26 日

黃志雄博士

本人擁有16年鋰電池研發經驗及10年電源研發經驗，熟悉從材料選購型、電芯設計到系統整合的全流程技術。長期致力於高性能、安全、長壽命的電池及電源系統的研發，擁有豐富的工程實務與專案管理經驗，參與並主導了國內外多項重點研發及產業化專案。

透過將電量保持在 20% 到 80% 之間，採用部分充電循環，並利用智慧管理系統，可以顯著延長 POCT 設備中鋰電池組的循環壽命。

在此範圍內操作可使循環壽命延長至四倍，並有助於避免過度充電或深度放電。
室溫每升高 15 度，電池效能就會下降一倍，因此鋰電池應存放在受控環境中。

關鍵要點

將電量保持在 20% 到 80% 之間，可顯著延長電池循環壽命並避免效能衰減。
使用先進的電池管理系統來監控電池健康狀況，防止過度充電或深度放電。
定期檢查電池健康狀況和容量，以確保性能可靠並及時更換。

第一部分：了解鋰電池循環壽命

1.1 1S3P電池組的循環壽命

您需要了解循環壽命才能有效管理 POCT 設備中的鋰電池組。循環壽命是指電池容量降至初始容量的 80% 以下之前，可以完成多少次完整的充放電循環。 1S3P鋰離子電池組通常情況下，循環壽命在 500 到 1,000 次之間。這個評級與其他鋰離子電池配置類似，但 1S3P 設計在能量密度和壽命之間實現了平衡。
以下是一個快速比較：

電池配置	循環壽命（完全充放電循環）
1S3P NMC18650	500-1,000
其他鋰離子	相似評分

選擇電池化學系統時，應考慮平台電壓和能量密度。例如，磷酸鐵鋰電池循環壽命較長，但能量密度低於NMC或LCO電池。

1.2 為什麼POCT設備的循環壽命很重要

循環壽命直接影響設備的可靠性和成本效益。在即時檢測 (POCT) 設備中，頻繁的充放電循環會迅速降低電池效能。如果能最大限度地延長鋰電池的循環壽命，就能減少停機時間和更換成本。這在醫療和基礎設施領域至關重要，因為這些領域對設備的正常運作時間要求極高。

1.3 電池衰減的主要因素

多種因素都會加速電池效能衰減。高充放電倍率、高溫以及深度放電都會縮短鋰電池的循環壽命。
請參考以下總結：

因子	對退化的影響
充電/放電率	高電流會對循環壽命產生負面影響。
溫度因素	高溫會加速降解。
放電深度	部分放電可以減輕電池應力，延長電池壽命。

即使每顆電池的峰值充電電壓降低0.10V，也能讓循環壽命延長一倍。避免深度放電和過充電，以減緩電池衰減。

第二部分：延長即時檢測設備電池壽命的最佳實踐

2.1 優化充電方式以延長電池壽命

透過採用最佳充電策略，您可以延長便攜式偵測裝置 (POCT) 的電池壽命。主流電池製造商建議的充電方案建議您將 1S3P 鋰離子電池組的充電電壓降低。例如，每節電池充電至 4.10V 可實現 600-1,000 次充電循環，而每節電池充電至 4.0V 則可將循環壽命延長至 1,200-2,000 次。將電池電量 (SoC) 保持在 80% 左右，可在充電前留出一定的電量儲備，從而延長電池壽命。這種方法有助於避免過度充電和深度放電，這兩種情況都會加速電池老化。

下表總結了不同充電範圍如何影響電池容量損失和循環壽命：

充電範圍	容量損失	循環壽命影響
100％50％	高	使用壽命較短
85％25％	中度	更長的使用壽命
75％65％	最低	最佳性能

小提示: 對於即時檢測設備，應將電量保持在 20% 到 80% 之間。此範圍可平衡電池容量和循環壽命，尤其是在醫療、機器人和安防系統應用等要求嚴苛的環境中。

2.2 提高鋰離子電池壽命的環境控制

環境因素對電池壽命起著至關重要的作用。為了延長鋰離子電池的使用壽命，應避免極端溫度。鋰離子電池的性能和安全性取決於是否維持在最佳溫度範圍內。高溫會加速電池老化，而低溫則會降低電池容量和效能。

鋰離子電池的性能和安全性受溫度的顯著影響，最佳溫度範圍可最大限度地減少性能衰減並提高安全性。
電池衰減率隨溫度變化，這表明保持特定的溫度條件可以延長電池壽命。
該研究強調了透過主動溫度管理來提高電池性能的潛力，這在臨床環境中可能至關重要。

請注意： 不使用電池時，請將其充電至 50% 並置於室溫下存放。存放和使用過程中應避免極端溫度。為獲得最佳效果，在基礎架構和工業環境中，請使用溫控儲存。

2.3 電池管理系統在延長電池壽命中的作用

對於即時檢測 (POCT) 設備而言，先進的電池管理系統 (BMS) 是延長電池壽命的關鍵。智慧型 BMS 可提供精準的荷電狀態 (SoC) 估算，協助您監控電池健康狀況，防止過充或過放。 BMS 內部的溫度監控功能可防止熱失控，進而提升安全性。透過對電池容量和溫度等電池參數進行協同估算，可提高 SoC 估算的準確性，並提升電池的整體效能。

準確估算電池荷電狀態對於監測電池健康狀況至關重要。
溫度監測有助於防止熱失控，提高安全性。
電池容量和溫度等參數的聯合估算可以提高 SoC 估算的準確性和電池的整體性能。

大喊： 在醫療、消費性電子和工業設備中，實施智慧電池管理系統 (BMS) 已被證明是延長電池壽命和優化電池使用壽命的有效方法。有關 BMS 功能的更多信息，請參閱我們的電池管理系統資源。如果您需要客製化解決方案，請造訪我們的網站。定制電池諮詢頁面。

2.4 監測和維護以延長使用壽命

定期監控和維護鋰電池組可以進一步延長電池壽命。使用內建診斷功能監測電池健康狀況、追蹤充電循環次數並評估電池容量。安排例行維護檢查，以便及早發現電池效能下降的跡象。在電池容量低於 80% 之前更換電池，以確保設備性能可靠。

永續發展提示： 選擇遵循負責任的衝突礦產採購方式並優先考慮可持續發展的供應商。更多信息，請參閱我們的“可持續發展與衝突礦產”資源。

維護任務	頻率	好處
監控電池健康狀況	週租	及早發現問題
檢查充電週期	月租	追蹤電池壽命
評估電池容量	季租	制定及時更換計劃
檢查是否有損壞	如所須	預防安全事故

有關電池監控的最佳實踐，請參考 UL 標準和 IEEE 指南。

遵循這些最佳實踐，您可以延長電池壽命，提升鋰離子電池壽命，並確保所有即時檢測 (POCT) 設備都能達到最佳電池性能。這些策略適用於廣泛的應用領域，包括醫療、機器人、安防、基礎設施、消費電子和工業領域。如需比較磷酸鐵鋰 (LiFePO4)、鎳鈷錳酸鋰 (NMC)、鈷鈷氧化物 (LCO)、鈷鉬酸鋰 (LMO) 和鈷鈦酸鋰 (LTO) 等鋰電池化學成分，請參閱我們的化學成分比較指南。

透過優化充電方式、保持適當的環境控制以及定期監測，可以延長電池壽命和循環壽命。