リチウム電池の自己放電方式

リチウム電池の自己放電とは、開回路時に電池の電圧が低下する現象を指します。マンガン酸リチウム、コバルト酸リチウム、三成分電極では、リチウム電池の自己放電現象は避けられません。

リチウムイオン電池の自己放電は、容量損失に応じて2つのタイプに分けられます。容量損失は可逆的であり、再充電後に容量を回復できることを意味します。容量の損失は元に戻せないため、容量を回復できないことを示しています。自己放電の程度に影響を与える要因は、カソードとバッテリーの準備プロセス、電解質の性質と濃度、バッテリーの保管温度と保管時間であり、温度への依存性は比較的大きい。

リチウムイオン電池の自己放電は少なく、容量損失のほとんどを回復することができます。この現象の背後にある理由は、例としてマンガン酸リチウムを取り上げることによって分析されます。

メカニズム的には、完全に充電されたリチウム電池の自己放電は、電解質の分解反応とリチウムの最初の挿入反応によって引き起こされ、前者は不可逆的であり、後者は可逆的です。

さらに、正極と負極へのリチウムの挿入と脱インターカレーションが回復できる理由は、両方の電極が同じ速度で自己放電するため、容量バランスメカニズムを意味しますが、長期の自己放電後、容量は2つの電極のバランスが崩れ、充電過程でカーボン負極にリチウムが析出し、容量が回復しなくなる恐れがあります。

自己放電率はリチウム電池の自己放電率で表すことができますが、この自己放電率は不確かです。メカニズム的には、主に電解質溶媒の酸化速度によって制御され、溶媒の酸化は主にカーボンブラックの表面で発生し、低表面積のカーボンブラックは自己放電速度を制御でき、マンガン酸リチウム電池の場合、活物質の表面積が減少します。また、集電体上の溶媒の酸化を遅らせることも重要です。上記は、リチウム電池の準備中のさまざまな自己放電率の原因です。

リチウム電池の自己放電にも外的要因があります。第一に、貯蔵時間の影響は、前述のように、時間が長くなるほど、リチウム電池の正極と負極の容量バランスが徐々に崩れて深くなり、電解質の分解反応によって不可逆的な容量損失が蓄積されます。したがって、保管時間が長いほど、自己放電率は大きくなります。

リチウムイオン電池の自己放電率は、リチウム電池の構造によって決まる他の種類の電池と比較してごくわずかです。したがって、リチウム電池の自己放電率の式は、一般に1か月の容量損失として計算されます。リチウム電池の室温での月間自己放電率は通常3％ですが、環境に配慮しないと加速する場合があります。例えば、55℃以上の高温での自己放電率は10％であり、室温では3倍以上になります。自己放電による容量はほぼ回復可能ですが、このような高温での自己放電率は依然として顕著であり、長期の不適切な温度環境は当然リチウム電池の寿命に大きな影響を与えます。

このページには、機械翻訳の内容が含まれています。