リチウムイオン電池のサイクル寿命に影響を与える要因

1.電池材料の経年劣化と劣化

リチウム電池の内部材料には、主に正極活物質、負極活物質、結着剤、導電剤、集電体、セパレータ、電解質が含まれます。リチウム電池の使用中に、これらの材料はある程度の劣化と経年劣化を起こします。唐志源ら。マンガン酸リチウム電池の容量低下の原因としては、正極材料の溶解、電極材料の相変化、電解質の分解、界面膜の形成、集電体の腐食などが考えられている。ヴェッターら。サイクル中のバッテリーの正極、負極、電解質の変化を体系的かつ深く分析しました。著者は、負極上での SEI フィルムの形成とその後の成長には活性リチウムの不可逆的な損失が伴い、SEI フィルムは真の固体電解質の機能を持たないと信じていました。リチウムイオン以外の物質が拡散・移動すると、ガスの発生や粒子の破壊が発生します。さらに、サイクリング中の材料体積の変化や金属リチウムの析出も容量損失につながります。

2. 充放電システム 

充放電システムには主に、充放電方法、レート、カットオフ条件の 3 つの側面があります。充電方法に関しては、アメリカの科学者マスが最適な充電曲線の概念を提案しました。彼は、バッテリーの最適な充電電流は充電時間が増加するにつれて徐々に減少すると考えており、これは式 I=I0e-αt で表すことができます。この式において、I は受信可能な充電電流を表します。I0 は時間 t=0 における最大初期電流を表します。t は充電時間を表します。αは減衰定数を表します。I と t の関係曲線を次の図に示します。

3.温度

リチウム電池の種類によって最適な動作温度は異なり、過度に高い温度と低い温度の両方が電池の耐用年数に影響を与える可能性があります。

4.細胞の一貫性

バッテリー パックは通常、直列または並列に接続された数百または数千の個別のセルで構成されます。サイクル寿命に影響を与える前述の要因に加えて、セルの一貫性ももう 1 つの重要な要因です。材料や製造プロセスが異なるため、リチウムイオン電池セルの一貫性を確保することは困難です。材料に関しては、正極材料と負極材料および電解質の均一性が重要です。同じ材料から同じバッチで製造されたリチウム電池は、比較的良好な一貫性を示すことがよくあります。

製造に関して言えば、リチウム電池の製造プロセスは複雑であり、各段階で複数のプロセスパラメータが関係します。制御が不十分だと、バッテリーの電圧、容量、内部抵抗などのパラメーターに不一致が生じる可能性があります。

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