Die Lithium-Ionen-Batterie wird häufig für tragbare Geräte und Elektroautos verwendet und gilt als die vielversprechendste Energiequelle, um fossile Brennstoffe zu ersetzen.
Der Kapazitätsverlust von Lithium-Ionen-Batterien hängt stark von den Nutzungsbedingungen ab, wie etwa der Lade- und Entladerate, der Abschaltspannung, der Entladetiefe (DOD), dem Ladezustand (SOC) und der Umgebungstemperatur Sie alle haben Einfluss auf die Leistung und die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien.
Untersucht wird der Einfluss unterschiedlicher Entladeraten auf die Alterung von LiFePO4/Graphit-Vollzellen. Die Abfallrate der vollen Zellenkapazität wird durch eine Erhöhung der Entladerate beschleunigt. Wenn die Entladerate jedoch höher als 3,0 °C ist, ändert sich der Verschlechterungsmechanismus der vollen Zelle.
Durch die Zerlegung der frischen und der gealterten Vollzellen kommt man zu dem Schluss, dass die intrinsische Kapazität der Graphitanode hauptsächlich mit dem SEI-Film auf ihrer Oberfläche zusammenhängt.
Der irreversible Verbrauch von aktivem Lithium aufgrund der Bildung und Entwicklung eines SEI-Films ist der Hauptgrund für den Kapazitätsverlust einer Vollzelle, die bei relativ geringer Entladerate gealtert ist. Wenn die Entladungsraten 4,0 °C und 5,0 °C betragen, bleibt die Kapazitätsabfallrate vergleichsweise hoch, da der SEI-Film auf der Anode nach der schnellen Extraktion von Lithiumionen mit hohen Raten leicht bricht und instabil wird. Darüber hinaus nimmt die Kapazitätsabfallrate in der späteren Zyklenphase zu, was auf die Verschlechterung der aktiven Materialien zurückzuführen ist. Der Leistungsabfall der LiFePO4-Elektrode und der instabile SEI-Film weisen darauf hin, dass sich der Abbaumechanismus ändert, wenn die vollen Zellen bei hohen Entladeraten altern. Darüber hinaus wirkt sich die hohe Entladerate nachteilig auf die Leistung von Graphitanoden aus und kann auch den Innenwiderstand der Vollzelle erhöhen, was sich nachteilig auf die Fähigkeit zur hohen Entladerate auswirkt.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die hohen Entladeraten zu einem schnellen Verlust der vollen Zellkapazität und einem veränderten Degradationsmechanismus führen können. Wenn die Entladerate also größer oder gleich 4,0 °C ist, eignet sie sich nicht zur Beschleunigung der Alterung der LiFePO4/Graphit-Vollzellen.
