什麼決定了電池的壽命？

2025 年 7 月 3 日

潘李博士

湖北大學理學博士，中南大學材料科學與工程博士後。長期從事高性能電極材料、防爆電池、低溫電池等領域的研究，具備紮實的科學研究基礎和豐富的實務經驗。

了解電池的壽命終點涉及兩個關鍵方面：其物理端子和其功能壽命。端子，即陽極和陰極，是能量傳輸的通道。同時，當電池的健康狀況（SOH）降至80％以下限制容量和性能。對於依賴電動車等應用中鋰電池組的企業來說，準確的 SOH 估算可確保安全性和營運效率。同時考慮物理和功能因素，您可以優化使用並延長電池壽命。

關鍵要點

電池端子對於能量傳輸至關重要。經常檢查它們可以防止生鏽和過熱等問題。
當電池健康度低於 80% 時，電池就會老化。了解這一點有助於您及時更換電池。
正確的充電方式，例如不要充電太快並將電量保持在 20% 到 80% 之間，可以使電池使用時間更長。

第一部分：透過端子了解電池的末端

1.1 什麼是電瓶端子及其作用？

電池端子是電池與其供電設備之間能量流動的關鍵連接點。這些端子通常標記為正極和負極，用於電流傳輸。正極連接陰極，負極連接陽極。它們共同構成閉合電路，使電池能夠有效地傳輸能量。

在鋰電池組中，端子的作用遠遠超過簡單的能量傳輸。它們還能確保電池系統的穩定性和安全性。維護不當的端子可能會導致能量損失、過熱甚至系統故障。對於依賴鋰離子電池進行工業應用的企業來說，了解這些端子的功能對於維持營運效率至關重要。

1.2 鋰電池組中電池端子的類型

鋰電池組配有各種類型的端子，每種端子均設計用於特定應用。最常見的類型包括：

螺栓固定端子：由於其安全連接和耐用性，它們被廣泛應用於工業和汽車應用。
螺柱端子：這些端子非常適合大電流應用，可提供堅固可靠的連接。
快速斷開端子：這些端子在消費性電子產品中很常見，可以輕鬆安裝和拆卸。
環形終端：這些通常用於醫療設備和機器人，提供穩定且耐腐蝕的連接。

每種類型的端子都有其獨特的優勢，因此根據您的應用選擇合適的端子至關重要。例如，螺栓固定式端子適用於重型設備，而快速斷開式端子更適合攜帶式設備。

1.3 如何辨識並檢查電瓶端子

識別和檢查電池端子是一個簡單的過程，可以確保鋰電池組的使用壽命和性能。請遵循以下步驟：

視力檢查：檢查端子上是否有腐蝕、變色或物理損壞的跡象。
檢查標籤：端子通常標示“+”表示正極，“-”表示負極。請確保這些標籤清晰可見且完好無損。
使用萬用電表：測量端子間的電壓以確認功能正常。
檢查連接：驗證端子是否牢固地連接到電池和設備。

遵守行業檢查標準至關重要。例如， UL 9540A標準提供電池儲能係統測試指南，包括終端檢查程序：

標準名稱	產品說明
UL 9540A	電瓶儲能係統（BESS）測試方法可為電瓶端子檢查程序提供相關標準。

定期檢查可以幫助您及早發現潛在問題，避免代價高昂的停機或設備損壞。

1.4 常見終端問題及其對效能的影響

電池端子容易出現一些問題，這些問題可能會影響鋰電池組的效能和壽命。最常見的問題包括：

腐蝕：當端子暴露在潮濕或化學物質中時就會發生這種情況，導致導電性不良和能量損失。
連接鬆動：端子連接鬆動會導致電力傳輸間歇，從而降低電池的效率。
過熱：端子處的高電阻會產生熱量，可能會損壞電池或連接的設備。
物理傷害：破裂或彎曲的端子可能會損害連接的完整性。

及時解決這些問題至關重要。例如，用小蘇打溶液清潔腐蝕的端子可以恢復導電性。擰緊鬆動的連接並更換損壞的端子也可以提高效能。透過維護電池端子，您可以延長鋰電池組的使用壽命並確保其可靠運作。

第 2 部分：探索電池的功能

2.1 什麼決定了電池的功能壽命終止？

電池的功能性壽命終止是指其性能不再符合預期應用所需的標準。對於鋰電池組而言，這通常發生在健康狀態 (SOH) 降至原始容量的 80% 以下時。在此階段，電池可能仍能正常運作，但效率會降低，從而影響其持續供電的能力。

實證研究一直對此閾值進行定義。例如，Wood 等人（2011 年）和 Martinez-Laserna 等人（2018 年）的研究強調了 70%-80%容量範圍作為產品報廢的基準。該標準確保了產品的安全性和可靠性，尤其是在醫療設備或機器人等關鍵應用領域。

研究	EoL定義	每年
伍德等。	原儲存容量的70%-80%	2011
Lih等人	原儲存容量的70%-80%	2012
Lacey等人	原儲存容量的70%-80%	2013
安布羅斯等人	原儲存容量的70%-80%	2014
Martinez-Laserna等人	鎳鎘電池的80%標準	2018

理解此定義有助於您規劃更換並避免意外故障，確保不間斷運作。

2.2 影響電池壽命終止的關鍵因素（循環壽命、能量吞吐量）

有幾個因素會影響電池壽命，包括：

循環壽命：電池在達到使用壽命前可完成的充放電循環次數。例如，磷酸鐵鋰電池可提供 4 至 2000 次循環，非常適合工業應用。
能量吞吐量：電池在其使用壽命內提供的總能量。研究表明能量吞吐量和效能下降之間的直接相關性.隨著能量吞吐量的增加，退化會加速，導致容量衰減。
熱行為：工作溫度會顯著影響電池健康狀況。高溫會導致電池性能加速下降，而低溫則會降低電池效率。
放電深度 (DOD)：頻繁深度放電會縮短電池壽命。保持適度的深度放電可以延長電池壽命。
充電狀態（SOC）：將 SOC 保持在最佳範圍內可防止過度充電或深度放電，這兩者都會損害電池。

透過監控這些因素，您可以實施策略來延長電池的使用壽命。

2.3 鋰電池組壽命即將結束的跡象

識別電池壽命即將結束的跡象對於及時更換電池至關重要。常見指標包括：

內阻增加：內阻加倍表示電池壽命終止。可使用以下公式計算：
SOH = (REOL - RPresent) / (REOL - RNew)
其中 REOL 是壽命終止時的電阻，RPresent 是當前電阻，RNew 是新電阻。
容量減少：容量大幅下降（通常低於標稱值的 80%）表示電池已老化。計算公式如下：
SOH = (Qmax / Qn) × 100%
其中Qmax為目前循環的最大放電容量，Qn為標稱容量。
性能下降：實地研究（例如發表在《電源雜誌》上的研究）表明，老化的電池會出現能量輸出降低和性能不穩定的情況。

指標	定義
基於內部電阻的 SOH	當電池內部電阻加倍時，電池即達到 EOL 狀態。
基於容量的 SOH	當電池容量降至其額定值的 80% 以下時，電池即達到 EOL 狀態。

及早識別這些跡象可以讓您採取主動措施，確保您的鋰電池組繼續滿足運作需求。

第 3 部分：維護電池端子並延長電池壽命

3.1 清潔和維護電池端子的最佳實踐

正確保養電池末端，首先要維護其端子。保持端子清潔可確保電池達到最佳性能，並防止能量損失或過熱等問題。請遵循以下最佳做法：

配戴個人防護裝備 (PPE)，包括安全眼鏡、橡膠手套和長袖衣服。
取下戒指或項鍊等金屬物品，以避免意外短路。
使用絕緣工具並準備清潔刷。
使用小蘇打和水的混合物清潔端子以去除腐蝕。
定期檢查腐蝕情況並及時處理以保持導電性。

這些措施不僅提高了安全性，而且延長了電池壽命，確保了工業設備或消費性電子產品等應用的可靠運作。

3.2 優化充電和放電循環以延長使用壽命

鋰離子電池的充放電方式會顯著影響其使用壽命。研究表明，高於 1C 的充電速率會加速電池效能下降。例如：

參數支持	電池類型	充電率	結語
高等人。（2017）	18650型NMC	1.2C，1.5C	在 10C 和 23C 時，降解分別增加 1.2% 和 1.5%。
Somerville等人（2016）	18650型NMC	4C，6C	高速率會改變化學成分，從而大大縮短電池壽命。
Anseán等人（2016年）	LFP的	1C，4C	經過 15 次循環後，容量在 1C 時下降 17%，在 4C 時下降 4,000%。