Cellers aldringslevetid er en omfattende teknisk indikator, der bestemmer den tid eller det antal cyklusser, en celle kan gennemgå for at nedbrydes til en bestemt tærskelværdi under specifikke forhold.
Battericelleældning er hovedsageligt opdelt i to grundlæggende typer: cyklusældning og kalenderældning.
Cyklisk aldring: Dette refererer til antallet af komplette opladnings- og afladningscyklusser, som et batteri gennemgår under gentagen opladnings- og afladningsbrug, hvilket gradvist reducerer dets kapacitet til cirka 80% af dets oprindelige kapacitet. Forskellige typer litiumbatterier har forskellige levetider. Dets kernemekanismer omfatter tab af aktivt litium og aktive materialer. Tab af aktivt litium stammer primært fra den kontinuerlige vækst og reparation af SEI-filmen på den negative elektrodeoverflade, en proces, der irreversibelt forbruger litiumioner i elektrolytten. Desuden kan litiumioner under ugunstige forhold, såsom lav temperatur og høj opladningshastighed, udfælde metallisk litium på den negative elektrodeoverflade og danne irreversibelt "dødt litium". Tab af aktivt materiale refererer til svigt af de aktive materialer i de positive og negative elektroder på grund af strukturel skade eller tab af elektrisk kontakt.
Kalenderaldring: Dette refererer til den tid, det tager for et batteri at nå slutningen af sin levetid, selv når det ikke bruges (åbent kredsløb). Dette er en tidsdrevet, langsom nedbrydningsproces, der påvirkes af miljøforhold (især temperatur). Det involverer i bund og grund kontinuerlige, svage sidereaktioner i batteriet, såsom den ekstremt langsomme fortykkelse af SEI-filmen, der forbruger en lille mængde aktivt lithium; let nedbrydning af elektrolytten; og langsomme reaktioner ved grænsefladen mellem det positive elektrodemateriale og elektrolytten. Høje temperaturer kan accelerere disse sidereaktioner betydeligt.
Battericellers ældningshastighed er ikke konstant; den påvirkes betydeligt af forskellige eksterne påvirkninger.
Temperatur: Dette er den vigtigste miljøfaktor. Høje temperaturer accelererer drastisk SEI-filmvækst, elektrolytnedbrydning og alle andre sidereaktioner, hvilket forkorter batteriets levetid. Lave temperaturer (især under opladning) øger dog risikoen for litiumbelægning, hvilket også forårsager uopretteligt kapacitetsfald.
Opladnings-/afladningshastighed: For høj opladnings-/afladningsstrøm introducerer flere belastninger. Under opladning kan høj strøm forårsage, at lithiumioner aflejres, før de kan indlejres i grafitlaget; under afladning kan høj strøm påvirke elektrodematerialets struktur og potentielt beskadige SEI-filmen, hvilket fremskynder dens reparation og lithiumforbrug.
DOD og stressområde: Hyppige dybe opladnings-/afladningscyklusser (f.eks. cyklusser mellem 0%-100% SOC) nedbryder batteriet hurtigere end overfladiske opladnings-/afladningscyklusser (f.eks. cyklusser mellem 40%-80%). At holde batteriet fuldt opladet eller med høj spænding i længere perioder fremskynder også materialeældning og elektrolytnedbrydning.
De mekanistiske forskelle mellem NMC/NCA-batterier og LFP-batterier fører direkte til forskelle i deres faktiske ydeevne:
Forskelle i livscyklus: LFP-batterier har på grund af deres robuste og stabile katodematerialer typisk en længere levetid (over 2000 cyklusser), hvilket gør dem mere velegnede til scenarier, der kræver hyppige opladnings- og afladningscyklusser og langvarig brug. NMC/NCA-batterier har en relativt kortere levetid (ca. 500-1500 cyklusser), men deres energitæthed er højere.
Forskelle i præstation ved aldring: NMC/NCA-batteriældning manifesterer sig ofte som et betydeligt samtidig kapacitetsfald og øget indre modstand, fordi ødelæggelsen af katodestrukturen reducerer både antallet af lithiumioner og øger modstanden mod lithiumionmigration. LFP-batteriældning manifesterer sig i første omgang som et langsomt kapacitetsfald på grund af dets stabile katodestruktur; senere kan stigningen i indre modstand blive betydelig, primært på grund af fortykkelsen af SEI-filmen på anoden.
Forskelle i brugsstrategi: For NMC/NCA-batterier: Undgå opbevaring fuldt opladet, især ved høje omgivelsestemperaturer. Til daglig brug anbefales det at indstille opladningsgrænsen til 80%-90% for at reducere belastningen på katodematerialet. For LFP-batterier: Selvom de er relativt mindre følsomme over for fuld opladning, bør langvarig opbevaring ved fuld opladning stadig undgås, især i miljøer med høj temperatur.
