リチウム電池の寿命に影響を与える要因は何ですか?

リチウムイオン電池を使用する際に注意しなければならない指標がリチウム電池の寿命です。一般に、リチウムイオン電池の耐用年数は主に次の 2 つの要因によって影響されます。

1) サービス時間。
2) サイクル数。

リチウムイオン電池の減衰率によると、電池の減衰率は初期の線形減衰率と後期の非線形減衰率に分けられます。非線形低下プロセスの典型的な特徴は、バッテリーの容量が短時間で大幅に減少することであり、これは一般に容量ダイビングと呼ばれ、バッテリーの使用およびステップの使用にとって非常に不利です。

実験では、Simon F. Schuster 氏は E-One Moli Energy の IHR20250A バッテリーを使用しました。正極材料はNMC材料、負極材料はグラファイトで、公称容量は1.95Ahです。バッテリの非線形減衰に対する電圧ウィンドウ、充電率、放電率および温度の影響を分析しました。具体的な実験構成を次の表に示します。

主な結果は以下のとおりです。

1. 負の SEI 膜の成長に対する動作電圧ウィンドウの影響は、電気化学ウィンドウが広いため、正の遷移金属元素の溶解が促進され、溶解した遷移金属元素が負極表面に移動して加速されることです。負極遷移金属膜の成長。結果は、負極の運動条件がリチウムの崩壊を加速するため、負極内でのリチウムの事前の析出がより早期の非線形崩壊につながることを示しています。
2. 充放電率の影響

リチウムイオン電池の非線形減衰は主に負極表面のリチウム金属の析出によって引き起こされるため、充放電電流はリチウムイオン電池の非線形減衰の発生と密接に関係しています。最も影響力のある要素はバッテリーの充電電流です。 1Cのレートで充電されたバッテリーは、ほぼ最初から非線形の減衰傾向を示しますが、充電電流を0.5Cに下げると、バッテリーの時間ノードは非線形の減衰となり、大幅に遅延します。バッテリーの非線形減衰に対する放電電流の影響はほとんど無視できます。これは主に、充電電流の増加に伴って負極の分極が大幅に増加し、負極からリチウムが放出されるリスクが大幅に増加するためです。析出した多孔質金属は電解液の分解を促進し、促進させます。負極の動的性能の低下は、非線形減衰の早期発生につながります。

3. 温度の影響

温度は負極の動的特性に非常に重要な影響を与えるため、温度は電池の非線形減衰の発生時間にも重要な影響を与えます。
35 °C サイクルでのバッテリーは、遅くても非直線的に低下します。バッテリーの電圧ウィンドウを 3.17 ～ 4.11v に下げると、初期の 35 °C と 50 °C でのバッテリーの減衰率は比較的安定しますが、寿命の終わりには 35 °C でのバッテリーが低下します。 C は非線形の減少を示し始めます。これは主に、低温での電池の運動条件の悪化によるものです。これにより、正極がリチウムとして分析されやすくなり、その結果、セイフィルムの成長が加速され、正極の運動条件がさらに悪化します。これは、初期のリチウムイオン電池の非線形的な衰退につながります。