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記事詳細:Detailed Article

JARI Research Journal (2012~)環境・エネルギー/Environment & Energy

資料名 / Title

JRJ20150402 研究速報
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1/3Cサイクル試験におけるリチウムイオン電池の劣化機構
Degradation Mechanism of Lithium-Ion Battery Cycled at the current rate of 1/3C

松田 智行,安藤 慧佑,明神 正雄,今村 大地
Tomoyuki MATSUDA,Keisuke ANDO,Masao MYOJIN,Daichi IMAMURA

環境問題に対する意識の高まりから,排ガスを出さない電動車両の普及が求められている.なかでも,リチウムイオン電池を搭載した電気自動車が有望視されているが,普及の障害の一つとしてリチウムイオン電池の劣化に対する不安があると言われている.劣化に対する不安を払拭するためには,現状のリチウムイオン電池について種々の使用条件での劣化機構を明らかにし,電池の耐久性のさらなる向上を図る必要がある.リチウムイオン電池の性能(容量,出力)は充放電を繰り返すことによって劣化(サイクル劣化)する一方,電池を使用しなくても劣化(保存劣化)することが知られている.劣化機構を明らかにするためには,種々の使用条件でのサイクル試験および保存試験により劣化速度を評価した上で,劣化に寄与する要因の影響度を把握する必要がある.そのための手法として,劣化後の電池を解体して材料分析を行う手法が行われているが,非破壊で電池の劣化状態を把握することができれば,効率的に劣化要因解析を進めることが可能となる.
 そこで,本研究では電気自動車の使用条件を考慮したサイクル試験を行い,さらに,非破壊での劣化要因解析を行った.電気自動車では使用環境により,温度や充電を開始する際の充電状態(SOC:State of Charge)が異なることから,試験温度と充電を開始する際のSOCについて評価した.非破壊での劣化要因解析としては,低電流での放電試験から得られる放電曲線についての微分曲線解析を行った.
Cycle tests using commercial 18650-type lithium-ion cells were conducted at temperatures of 0°C, 25°C, and 45°C and start charging State-of-Charges (SOCs) of 0%, 40%, and 70%. The current rate was 1/3C, which corresponds to the average C-rate for traveling electric vehicles. The discharge capacity decreased faster at 45°C, and high start charging SOC accelerated capacity fade at 45°C. In contrast, a start charging SOC of 0% accelerated the decrease in capacity and the increase in internal resistance at 0°C, and start charging SOC had almost no effect on degradation at 25°C. Differential voltage analyses revealed that the capacity decrease was ascribed to the mismatch of cathode and anode caused by side reactions.

種別 / Article Type

JARI Research Journal (2012~)

資料名 / Title

JRJ20150402 研究速報

発行年月 / Date of Issue

2015/04

分野 / Field

環境・エネルギー/Environment & Energy
ID:6763
 

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