財団法人 電力中央研究所

電力中央研究所 研究報告書(電力中央研究所報告)
[CRIEPI Research Report]

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研究報告書 詳細情報
[Detailed Information]

報告書番号 [Report Number]
Q14009
タイトル
定置用リチウムイオン電池の寿命評価手法の開発(1)−容量変化要因の分離による電池容量変化の分析−
[Title]
Development of Lifetime Evaluation Method of Lithium-Ion Battery for Stationary Use (1) - Analysis of the Capacity Change by Separating the Fading Factors -
概要 (図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております)
リチウムイオン電池を45℃にて定電流充放電によるサイクル劣化試験と充放電しない保存劣化試験を行い、定期的な容量確認試験(25℃)で得られる放電容量の変化を解析する。
電池の劣化要因について、サイクル劣化試験と保存劣化試験より、3つの成分(ΔQt、ΔQeC、ΔQeR)に分離することを提案する。サイクル劣化試験の容量変化量(ΔQ)から保存劣化試験後の放電容量の初期からの変化量(ΔQt)を分離し、通電因子のみによる放電容量変化量(ΔQe)を試算する。通電因子のみを反映した容量(Q0 - ΔQe、Q0は初期放電容量)は充放電速度に依存せず、サイクル経過に伴い直線的に低下する。
通電電流値の異なる2種の容量確認試験のデータから内部抵抗の影響を受けない容量変化量(以下ΔQeC)を求める。通電因子による容量変化量(ΔQe)は、ΔQeCと内部抵抗の変化による容量変化量(以下ΔQeR)の和とする。サイクル劣化試験より、いずれの容量変化量も充放電レートに依存せず、ΔQeCはサイクル数に、ΔQeRは運転時間の1/2乗に比例する。
[Abstract]
In this study, we tried to determine the long-term performance of commercially available lithium-ion batteries with lithium titanate (LTO) anode by quantitative analysis of the capacity changes. We proposed the analysis method of the capacity change by separating the fading factors. Charge-discharge and storage deterioration tests were examined at 318 K to accelerate degradation, and they were periodically interrupted for the capacity confirmation tests at 298 K. The capacity change obtained from the cycle deterioration test (dQ) was assumed to be composed of the cycle fading factor (dQe) and the storage fading factor (dQt). The capacity change obtained from the storage deterioration test was defined as the storage fading factor. Therefore, dQe can be calculated from dQ and dQt. It was found that dQe was linearly increased with the cycle numbers and was independent of discharge rates. Furthermore, dQe was assumed to be represented by the sum of the capacity change due to the internal resistance (dQeR) and the loss of usable active materials (dQeC). It was found that dQeC was proportional to the cycle numbers and it was independent on discharge rate. dQeR was proportional to the square root of operation time. These findings are useful in developing a method of evaluating the long-term performance of the batteries in various operating conditions.
報告書年度 [Report's Fiscal Year]
2014
発行年月 [Issued Year / Month]
2015/05
報告者 [Author]

担当

氏名

所属

吉田 洋之

材料科学研究所 機能材料領域

小林 陽

材料科学研究所 機能材料領域

三田 裕一

材料科学研究所 機能材料領域

宮代 一

材料科学研究所

小林 剛

材料科学研究所 機能材料領域

キーワード [Keywords]
和文 英文
リチウムイオン電池 Lithium-ion Battery
寿命評価 Life Evaluation
非破壊評価 Non-destractive Analysis
劣化因子 Fading Factors
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