Старение литий-ионных батарей в процессе эксплуатации включает два типа: календарное старение и циклическое старение.
Календарное старение — это явление, при котором емкость батареи постепенно уменьшается с увеличением времени хранения.
В процессе хранения батареи доминирующим фактором старения является потеря доступных ионов лития (LLI), вызванная медленным утолщением пленки SEI на отрицательном электроде. На это в основном влияют такие факторы, как состояние заряда батареи (SOC) и температура окружающей среды. Как правило, чем выше SOC и чем выше температура хранения, тем быстрее происходит календарное старение батареи. Исследования, проведенные в Техническом университете Мюнхена, дополнительно показывают, что скорость календарного старения литий-ионных батарей не прямо пропорциональна SOC. Когда SOC находится в диапазоне от 30% до 60%, скорость календарного старения практически одинакова, тогда как после SOC 60% скорость календарного старения быстро возрастает с увеличением SOC. Это связано с тем, что существенным фактором, влияющим на побочную реакцию утолщения пленки SEI, является равновесный потенциал отрицательного электрода. Чем ниже равновесный потенциал отрицательного электрода, тем быстрее растет пленка SEI. Батареи следует по возможности хранить вдали от диапазона высоких значений SOC и высоких температур окружающей среды, чтобы замедлить их календарное старение.
Циклическое старение — это необратимая потеря емкости, происходящая в литий-ионных батареях во время циклов заряда-разряда, на которую в основном влияют такие факторы, как ток разряда, напряжение отсечки заряда/разряда, диапазон рабочего состояния заряда (SOC), температура окружающей среды и глубина разряда (DOD).
Понимание характеристик старения батарей в различных условиях циклической работы имеет решающее значение для оптимизации их использования и продления срока службы. Исследователи из Свободного университета Брюсселя (Бельгия) оценили характеристики деградации емкости литий-железо-фосфатных батарей при различных методах зарядки. Их результаты показали, что периодическое применение импульсов разряда малой амплитуды во время зарядки помогает снизить концентрационную поляризацию и, таким образом, продлить срок службы батареи. Однако это исследование не имеет эффективного подтверждения механизма старения батарей при различных методах зарядки.
