リチウムイオン電池の寿命-劣化、理由、および延長

リチウムイオン電池は、放電時および充電時にリチウムイオンが負極から正極に流れる充電式電池の一種です。リチウムイオン電池は、主に温度が特定のレベルに下がった後、時間の経過とともに劣化します。これらの電池は、使用しなくても2〜3年程度持続するため、他の年代と同様です。これらのバッテリーの劣化は、主に熱にさらされることによって引き起こされます。購入者は、製造日を確認して、棚に置いておく時間が長すぎても寿命が同じであるバッテリーを購入しないようにする必要があります。

リチウムイオン電池は時間の経過とともに劣化しますか？

はい、リチウムイオン電池は時間の経過とともに劣化します。その劣化に寄与する要因は次のとおりです。温度の上昇、電圧曝露の上昇、充電状態の大きな変化、充電および放電中の電流の大きさの大きさ、そして最後にサイクリングの頻度。

リチウムイオン電池には、非水性の電解質を通ってアノードからカソードに流れるリチウムイオンが含まれています。このプロセスは電極の物理的構造を変化させ、最終的には時間の経過とともにバッテリーの劣化につながります。

また、充電時にリチウムイオンが電極に流れると岩塩が形成され、十分な充電ができないため、バッテリーによって変化します。岩塩は電圧が上がるにつれて悪化し、最終的にはバッテリーを劣化させます。

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温度が上昇するとバッテリーが劣化し、温度が高すぎると容量が低下し、サイクル寿命に悪影響を及ぼします。さらに、リチウム電池の低充電状態はそれを劣化させます。セルあたり2Vが最小充電状態であり、それより低くなると、セル内に銅のシャントが形成されるため、バッテリーがさらに劣化するため、バッテリーのリスクがあります。

さらに、セル内に形成された銅シャントは部分的な電気的短絡を引き起こし、通常のバッテリー容量とセルの構造に影響を与えます。バッテリーは、充電および放電時に過度の熱が蓄積するという点で、時々故障します。バッテリーの保管に使用される低温は、バッテリーの充放電サイクル容量が減少するにつれて、バッテリーの状態を悪化させます。

リチウムイオン電池が劣化するのはなぜですか？

多くの要因が、最初に容量を失うことによってリチウムイオン電池の死に貢献しています。電極の機械的劣化は、アクティブなアノード/カソード材料の損失がある場所です。

悪化するもう1つの理由は、アノードの周囲にも固体電解質界面（SEI）が形成されることです。固体の形成は、電解質とグラファイトの反応を防ぎます。カソードで発生する電解質の酸化の形成により、容量の損失が発生する可能性があります。これは主に、セルの高電圧の上昇と温度の上昇によって引き起こされます。その結果、バッテリーが劣化します。

高い充電率は、アノードの表面のリチウムメッキに寄与する可能性があります。これに加えて、容量の損失が発生し、最終的にリチウムイオンが劣化します。過充電および過放電はバッテリーの劣化を引き起こしますが、それを防ぐために、動作限界内で安全を保つ必要があります。

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経年変化によりリチウムイオン電池は劣化しやすく、使用の有無にかかわらず経年劣化します。バッテリーの充電と放電が多いほど、リチウムイオンが不足し、劣化を引き起こし、最終的にはリチウムイオンが劣化します。

熱にさらされると、リチウムイオン電池へのストレスが増加し、より高い電圧に保たれます。 30度を超える温度ではバッテリーが損傷するため、ユーザーはリチウムイオンバッテリーを常に室温に保ち、簡単に劣化しないようにする必要があります。

バッテリーは極端な温度で保管される可能性があり、また自己放電するため、未使用のままでもバッテリーが劣化する可能性があることを知っておくことが重要です。リチウム電池を未使用のままにしておきたい場合は、40％から50％で放電してから、3〜6か月ごとに定期的に充電してください。これにより、セルが劣化から保護されます。

リチウムイオン電池の寿命をどのように延ばしますか？

リチウム電池の場合、完全に放電するのではなく、部分的に放電してから再充電する必要があります。この放電により、バッテリーのストレスが軽減されるため、バッテリーの寿命が長くなります。バッテリーの寿命を延ばすもう1つの方法は、高温でのバッテリーの使用を避けることです。大電流はリチウムイオンの寿命を改ざんします。バッテリーを長持ちさせるには、大電流をバッテリーに向けないようにする必要があります。

リチウムイオン電池は室温に保つ必要があるため、30度を超える温度は高温であることがわかっています。より高い電圧は4.10V /セル以上と評価されています。電圧が低いほど、バッテリーの寿命が長くなることに注意する必要があります。たとえば、4.20V /セルに充電されたリチウムイオンは、電圧が約4.0V /セルに低下すると300〜500サイクルになり、その後、サイクルは1,200〜2000サイクルに増加します。

3.92V /セルは、バッテリーに電圧関連のストレスを引き起こすよりも低くなるため、最適な電圧である必要があります。電圧が低いほど、バッテリーの容量が少なくなることにも注意してください。ただし、電圧を上げると、リチウムイオン電池の寿命が短くなります。ただし、充電電圧が低いと、リチウムイオン電池の寿命が長くなります。

ユーザーは、バッテリーの寿命を延ばすために部分放電サイクルを使用する必要があります。充電する前に、バッテリー容量の20％または30％のみを使用する必要があります。さらに、ユーザーはバッテリーを100％の容量まで充電しないようにする必要があります。リチウムイオン電池の寿命を延ばす他の方法には、以下が含まれます。電流終端をほとんど使用しない充電器を選択し、極端なバッテリー温度を下げ、高い充電電流と放電電流を避け、最後に、バッテリーが2vまたは2.5v未満の非常に深い放電を起こさないようにします。