Die Alterung von Lithium-Ionen-Batterien im realen Gebrauch lässt sich in zwei Typen unterteilen: kalendarische Alterung und zyklische Alterung.
Kalenderalterung bezeichnet das Phänomen, bei dem die Kapazität einer Batterie mit zunehmender Lagerdauer langsam abnimmt.
Bei der Batterielagerung ist der dominierende Alterungsfaktor der Verlust nutzbarer Lithiumionen (LLI), verursacht durch die langsame Verdickung des SEI-Films an der negativen Elektrode. Dieser wird hauptsächlich von Faktoren wie dem Ladezustand (SOC) der Batterie und der Umgebungstemperatur beeinflusst. Generell gilt: Je höher der SOC und je höher die Lagertemperatur, desto schneller altert die Batterie. Untersuchungen der Technischen Universität München zeigen zudem, dass die Alterungsrate von Lithium-Ionen-Batterien nicht direkt proportional zum SOC ist. Liegt der SOC zwischen 30% und 60%, ist die Alterungsrate nahezu konstant. Oberhalb von 60% steigt sie jedoch mit zunehmendem SOC rapide an. Dies liegt daran, dass das Gleichgewichtspotenzial der negativen Elektrode den entscheidenden Faktor für die Nebenreaktion der SEI-Filmverdickung darstellt. Je niedriger das Gleichgewichtspotenzial der negativen Elektrode, desto schneller wächst der SEI-Film. Um die Alterung zu verzögern, sollten Batterien möglichst vor hohen SOC-Werten und hohen Umgebungstemperaturen geschützt werden.
Unter zyklischer Alterung versteht man den irreversiblen Kapazitätsverlust, der bei Lithium-Ionen-Batterien während der Lade-Entlade-Zyklen auftritt und hauptsächlich von Faktoren wie Entladestrom, Lade-/Entladeschlussspannung, Betriebsladezustandsbereich (SOC), Umgebungstemperatur und Entladetiefe (DOD) beeinflusst wird.
Das Verständnis der Alterungseigenschaften von Batterien unter verschiedenen Lade-/Entladebedingungen ist entscheidend für die Optimierung ihrer Nutzung und die Verlängerung ihrer Lebensdauer. Forscher der Freien Universität Brüssel, Belgien, untersuchten die Kapazitätsdegradation von Lithium-Eisenphosphat-Batterien unter verschiedenen Ladebedingungen. Ihre Ergebnisse zeigten, dass die periodische Anwendung von Entladeimpulsen geringer Amplitude während des Ladevorgangs die Konzentrationspolarisation verringert und somit die Batterielebensdauer verlängert. Allerdings liefert diese Studie keine fundierten Erkenntnisse zum Alterungsmechanismus der Batterien unter verschiedenen Ladebedingungen.
