電動(dòng)汽車(chē)和電動(dòng)車(chē)電池的使用壽命是消費者關(guān)注的焦點(diǎn)之一，因此循環(huán)壽命也是動(dòng)力鋰電池的一個(gè)非常重要的考核指標。鋰電池的循環(huán)壽命與正負極材料、電解液的選擇對于循環(huán)壽命影響最大，其次是鋰電池的使用策略，例如充放電制度、工作溫度等都會(huì )對鋰電池的循環(huán)壽命產(chǎn)生顯著(zhù)的影響。

德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)的Peter Keil和Andreas Jossen針對充電策略對不同種類(lèi)的功率型18650鋰電池循環(huán)的影響進(jìn)行了分析，下面是鋰電池四種充電策略的詳細講解：

1、恒流恒壓（CCCV）
恒流恒壓充電是最為常見(jiàn)也是最為普通的充電方式，充電開(kāi)始的階段采用恒流充電的模式對鋰電池進(jìn)行充電，當達到設置電壓后轉而控制電壓不變而不斷降低充電電流直到電流達到設置值或者時(shí)間達到設定值（如下圖a所示）。這種充電策略充電時(shí)間主要受到恒流充電電流Icc大小的影響，充電容量則主要受到充電截止電壓Vch和恒壓充電截止電流Iend的影響，而相關(guān)的研究也表明高的充電截止電壓Vch和大的充電電流Icc會(huì )導致鋰電池的壽命顯著(zhù)劣化。

2、多步恒流充電法（MSCC）
在這種充電策略中不再使用恒壓充電，而是采用了多步的充電電流遞減的恒流充電策略，例如采用I1恒流充電到截止電壓后，繼續采用更小的電流I2充電到截止電壓，依次類(lèi)推直到電流降低到最終截止電流（如下圖b所示）。

3、脈沖充電法（PC）
這種充電方法可以在一些相關(guān)的文獻報道中發(fā)現，在這種充電策略中充電的過(guò)程中可能會(huì )采用一系列的調整充電電流甚至是充電方向（放電）的短時(shí)間脈沖構成，常見(jiàn)的脈沖充電策略有兩種，一種是僅將CCCV充電中的恒壓充電部分替換為脈沖充電（如下圖c所示），另外一種是將整個(gè)過(guò)程都替換為脈沖充電（如下圖d所示）。

4、加速充電（BC）
所謂的加速充電模式是在CCCV充電模式的基礎上增加了一個(gè)大電流的CC或者恒功率充電過(guò)程，從而達到降低充電時(shí)間的目的（如下圖e所示），有研究表明加速充電模式能夠有效的提升鋰電池的充電效率，同時(shí)又不會(huì )對鋰電池的循環(huán)壽命產(chǎn)生顯著(zhù)的影響。

Peter Keil選擇了三款功率型18650鋰電池進(jìn)行實(shí)驗
Model A：三洋Sanyo UR18650SA 1.25Ah
Model B：索尼Sony US18650VT1 1.1Ah
Model C：A123 apr18650M1A 1.1Ah

1）恒流恒壓充電（CCCV）
1.1充電電流的影響
下圖為CCCV充電策略中采用不同充電電流時(shí)電池充電所需要的時(shí)間，從圖中能夠看到電池A和C大部分容量都是在恒流充電的過(guò)程中完成的，而恒壓充電容量?jì)H占非常小的一部分，而對于電池B恒壓充電的時(shí)間占比較大。

對于電池充電時(shí)間影響最大的還是充電電流，例如我們將充電電流從1A增加到3A，則充電時(shí)間能夠縮短50%，繼續將充電電流提高到5A只有電池A和C的充電時(shí)時(shí)間縮短了1/3，而電池B由于恒壓充電時(shí)間較長(cháng)，所以將充電電流提高到5A后充電時(shí)間相比于3A并沒(méi)有顯著(zhù)的縮短。

下圖為采用CCCV充電策略時(shí)不同的充電電流對于電池循環(huán)壽命的影響，從圖中能夠看到對于電池A，大充電電流會(huì )造成電池壽命的顯著(zhù)下降，例如1A充電時(shí)電池的壽命可達1000次，3A充電時(shí)電池的壽命就會(huì )下降到800次，而充電電流達到5A時(shí)電池的壽命則僅為600次左右。但是對于電池B不同的充電電流對于電池的循環(huán)壽命并沒(méi)有顯著(zhù)的影響。對于電池C在1A充電時(shí)電池循環(huán)1200次后容量保持率仍然可以達到97%，3A充電時(shí)電池循環(huán)1200次后容量保持率為95%，但是在5A充電時(shí)電池壽命會(huì )發(fā)生快速衰降，壽命不足700次。

1.2充電截止電壓的影響
充電截止電壓會(huì )影響正負極的電極電勢，因此對于鋰電池的循環(huán)壽命會(huì )產(chǎn)生顯著(zhù)的影響。下圖為A、B和C三種電池容量隨充電截止電壓的變化，可以看到電池A和B的充電截止電壓對于電池的容量有顯著(zhù)的影響，充電截止電壓每降低100mV，電池的容量會(huì )衰降10-20%，而電池C由于采用了LFP正極，因此在3.4V以上電池的容量幾乎與電池的充電截止電壓無(wú)關(guān)。

下面為不同截止電壓下電池的循環(huán)性能，整體上來(lái)看隨著(zhù)充電截止電壓升高電池的循環(huán)性能是在不斷降低的，對于電池A而言，充電截止電壓的影響就比較小，如果將將充電截止電壓從4.2V降低到4.1V，壽命僅增加100次左右，要顯著(zhù)增加A電池的壽命需要降低到4.0V，但是這會(huì )使得電池的容量降低30%，而提高電池的充電電壓到4.25V則僅僅會(huì )使得電池的循環(huán)壽命輕微的降低。

電池B則對于充電電壓敏感的多，將充電電壓從4.1V降低到4.0V后，電池在循環(huán)800次后容量保持率提高5%，但是進(jìn)一步降低充電截止電壓到3.9V則對于電池的循環(huán)壽命沒(méi)有顯著(zhù)的影響，但是如果將充電截止電壓提高到4.15V則會(huì )顯著(zhù)的加速電池B的衰降速度。

電池C對于充電截止電壓最為敏感，如果將充電截止電壓從3.6V提高到3.65V則會(huì )導致電池的循環(huán)壽命出現顯著(zhù)的降低，但是降低充電截止電壓對于電池的循環(huán)壽命沒(méi)有顯著(zhù)的影響。

2）脈沖充電（CCPC／PC）
2.1恒流脈沖（CCPC）
恒流脈沖充電制度與恒流恒壓充電制度接近，只是將恒壓充電階段替換為脈沖充電，在充電時(shí)間上CCPC相比于常見(jiàn)的恒流恒壓充電實(shí)際上會(huì )更長(cháng)一點(diǎn)，因此在充電時(shí)間上CCPC并沒(méi)有優(yōu)勢。

下圖為采用CCPC和PC充電策略的三種電池的循環(huán)數據，可以看到對于三種電池采用CCPC充電策略時(shí)，電池的循環(huán)壽命實(shí)際上與采用相同充電電流的CCCV充電策略是相同的。

2.2脈沖充電（PC）
與前面的CCPC充電策略不同，PC充電策略在整個(gè)充電過(guò)程中都采用了脈沖的方式進(jìn)行，由于在脈沖充電的過(guò)程中極化比較大，因此脈沖充電會(huì )使得電池的充電容量有所降低，例如電池A在脈沖充電策略下，電池僅能夠沖入80%的容量，電池C能夠沖入95%的容量。在充電時(shí)間上PC充電策略與同樣電流的CCCV充電制度幾本相同，從上圖的循環(huán)數據能夠看到PC充電策略的電池的循環(huán)壽命與同樣電流的CCCV充電策略幾本相同。

3）加速充電（BC）
加速充電策略是在較低的SoC范圍內使用較大的充電電流（5A）進(jìn)行充電，達到截止電壓后轉而采用小電流（1A）CCCV充電方式進(jìn)行充電，因此充電時(shí)間相對縮短，經(jīng)過(guò)測試電池A采用BC充電策略充電時(shí)間為57min，電池C為48min，介于1A和3A電流的CCCV充電時(shí)間之間。

下圖為電池A和C采用BC充電策略的循環(huán)性能，從圖中能夠看到對于電池A，如果從0%開(kāi)始采用加速充電（5A）則會(huì )導致電池的衰降速度顯著(zhù)增加，與5A電流的CCCV充電策略接近。而如果從10%SoC和20%開(kāi)始加速充電，則循環(huán)壽命會(huì )大大改善，與3A電流的CCCV充電策略接近。而對于電池C，如果開(kāi)始加速充電的SoC為0%和10%則會(huì )導致電池的衰降速度明顯加速，而如果在20%SoC開(kāi)始加速充電，則對于電池的循環(huán)壽命的影響較小。這也表明在較低的SoC下進(jìn)行加速充電會(huì )導致電池的循環(huán)壽命受到顯著(zhù)的影響。

Peter Keil的工作表明，對于電池循環(huán)壽命影響最大的為充電電流，對于電池A和C在5A大電流下進(jìn)行充電時(shí)會(huì )導致鋰電池的循環(huán)壽命嚴重縮短，但是電池B的循環(huán)壽命似乎受充電電流的影響不大。其次是電池的充電截止電壓，高的充電截止會(huì )嚴重的縮短鋰電池的使用壽命，特別是對于電池B和C將充電截止電壓提高50mV就會(huì )嚴重的影響電池的循環(huán)壽命。

從充電策略來(lái)看，脈沖充電策略對于電池的循環(huán)壽命沒(méi)有顯著(zhù)的影響（相比于CCCV），但是脈沖充電也沒(méi)有減少充電時(shí)間，特別是CCPC充電策略還會(huì )導致電池的充電時(shí)間有所延長(cháng)。

加速充電（BC）策略能夠減少一定的充電時(shí)間，但是加速充電策略需要謹慎的選擇加速充電的SoC范圍，在過(guò)低的SoC的范圍內盡量不要使用加速充電，以免影響電池的循環(huán)壽命。