锂离子电池储存要求和自放电特性

锂离子电池储存要求和自放电特性

锂离子电池的储存和维护是确保其性能和寿命的关键环节。本文将详细介绍影响锂离子电池自放电速率的主要因素，以及如何通过合理的储存方式和维护策略来延长电池的使用寿命。

一、影响锂离子电池自放电速率的主要因素

1. 电芯自放电率和电池存储温度
2. 电池组内的电池管理电路产生的消耗电流
3. 当电池安装主机内部时，设备静态电流产生的消耗电流
4. 当电池连接充电器时，充电电路静态电流产生的消耗电流
5. 电池的容量大小，包括电池组并联电芯的数量

二、什么是锂离子电池的自放电

由于锂离子电池内部会自发发生物理和化学放电，电芯内部会缓慢地产生自放电，从而失去电荷，导致化学能的损失。一般情况下，锂离子电池每个月的自放电率为0.5%~3%，对自放电速率影响最大的是电池的储存温度，更高的温度会加剧电池内部化学反应导致更多的自放电，因此电池的储存环境对电池的寿命有很大影响。

三、电池管理系统BMS的自耗电

智能电池内部除了电芯以外，还需要一个电池管理电路（BMS）实时监测电池电流、电压和温度，为电池提供安全保护和电量计算。除了电芯的自放电，这些电子元器件也会对电池产品额外的电流消耗。

电池管理系统具有精心的设计，最大程度降低电流消耗，并具备不同的工作模式，在不同模式下具有不同的电流消耗。圭石的标准智能电池通常有以下工作模式：

• 正常模式：＜500uA（电池充放电状态或通信状态）
• 睡眠模式：＜200uA（电池无充放电电流、无通信条件下，超过20S自动进入）
• 关机模式：＜10uA（电芯电压低于2.2V或者主机发送指令主动进入）

通过以上数据，可以计算出电池管理系统电路在静置存储一个月期间理论消耗的电池容量：

0.2mA24h30D=144mAh。（200uA=0.2mA）

假设电池储存在最佳条件下，锂电池组的BMS自耗电加上电芯自放电量（按1%/月）表现参考：

通过上图，我们可以得到以下结论：

1. 电池容量大小对于电池储存保质期有直接关系，更小容量的电池可以储存的时间更短，更大容量或更多并联的电池组，可以安全储存时间更长
2. 电池电量状态和电池储存保质期有直接关系，长时间储存前，应对电池补电至30%以上
3. 每6个月应对电池进行检查，如果容量低于30%，应对其进行补电至30%以上

四、关机模式

1. 电池管理系统BMS具备关机模式以最大程度降低电流消耗，当电芯电压下降至2.2V以下，BMS将进入关机模式，并关闭电池输出，此时BMS自耗电将降低至约1uA，避免电池严重欠压导致电池永久失效。该模式需要充电进行激活。
2. 如果客户需要长期储存或者长时间海上运输，主机可以主动发送指令让电池进入关机模式，这样可以最大程度降低电池自耗电，延长电池存储时间。

关机指令：2S内连续两次发送0x0010指令至电池地址0X16。

五、运输安全

2016年开始，IATA/UN/DOT将电池充电状态限制在<30%。我们必须遵循这些要求，所以我们所有的电池都以低于30%的电量状态发货。建议电池到手后及时补电，如果到手后您长期不用，电池电量有可能掉为0，距离出厂时间6个月后仍不充电，电池有永久失效的风险。

六、满充电储存

考虑电池自耗电，为了最大储存时间，部分客户可能会将电池充满进行储存，但锂离子电池不应该在100%电量下储存，如果在100%充电状态下连续存储，锂离子电池将失去一定容量。这在UPS应用和笔记本电脑中很常见。当持续保持在充满电的条件下时，锂电池将失去其原始容量的5%-10%。我们建议电池长期储存电量为50%左右。

七、日历寿命

1. 即使电池不充放电，因为电芯内部化学物质老化，长期储存也会有一定的损耗，我们的经验值是5%/年。
2. 如果正常使用，经验值是每循环100次，电池容量损耗约5%。

八、总结

影响锂离子电池实际保质期的因素还有很多。对于锂离子电池的一般维护方法，我们建议：

• 每4个月检查一次库存电池；尤其是已经安装在设备内部且长期不用的，电池得不到充电的情况。
• 在低SOC条件下，锂离子电池的储存时间不得超过6个月。
• 储存温度对电池有很大影响，将电池储存在室温或略低于室温的温度（理想情况下为10-20°C）。
• 电池需要运输时，将电量状态保持在<30%，以符合监管要求。
• 我们的产品规定每6个月进行容量检查，如有需要及时充电。

注：以上是保守的经验法则，旨在提供锂离子电池组的使用和维护指南，不代表承诺或保修。