容量維持率とは?サイクル試験時の容量維持率

容量維持率とは?サイクル試験時の容量維持率

 

最近では、リチウムイオン電池の発火事故なども多く発生し、リチウムイオン電池への関心がみなさん高まっているかと思います。

 

ただし、リチウムイオン電池の構成各種安全性、関連用語などあまり知られていない部分があり、このサイトではそれらについても解説しています。

 

こちらのページではリチウム電池の基礎的な用語である

 

・容量維持率とは?

 

・サイクル試験時の容量維持率

 

について解説しています。

 

 

容量維持率とは?

リチウムイオン電池などの二次電池において、電池の評価試験であるサイクル試験やフロート試験、保存試験などを行うと、電池が劣化し、初期の容量[mAhやAh]から容量が徐々に減っていきます。

 

容量維持率とは、初期の容量[mAh,Ah]に対するある時点における容量[mAh,Ah]の比×100で百分率で表したものです。

 

簡単にいうと初期の容量を100%としたときのある時点での容量が何%であるか?を表したものです。

 

 

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サイクル試験時の容量維持率

リチウムイオン電池におけるサイクル試験時の容量維持率のイメージ例を下記に示します。

 

サイクル試験とは簡単に言うと、充電と放電を繰り返した時の、電池の劣化を評価する試験と言えます。
(※サイクル試験とは?のページで解説しています。)

 

サイクル試験の評価項目の一つとして、容量維持率が挙げられます。

 

サイクル試験における容量維持率を表したグラフは以下のようになります。

 

 

縦軸に容量維持率 /%、横軸にサイクル数 /- をとります。

 

初期の容量を100%として、サイクル回数に対応する容量維持率をプロットしていくと上イメージ図のようになります。

 

そして、サイクル回数が進んでも高い容量維持率を保てる電池ほど良い電池です。

 

サイクル回数だけでなく、サイクルを回す時の充電や放電の速度、周囲温度などによっても電池の容量維持率は大きく変わってきます。

 

サイクル試験回数と容量維持率の低下はサイクル試験における劣化係数Kcとフロート試験における劣化係数Kfを用いると、容量維持率の低下量=劣化係数Kc×ルートサイクル試験回数+劣化係数Kf×ルート経過時間で表されることが知られています。

 

ここで、サイクル試験における劣化係数Kcは電池のDOD(放電深度)と大きく関係があります。

 

つまり、DODが大きいサイクル試験であればあるほど、充放電に伴う活物質の膨張収縮が大きくなるため、活物質-活物質間や電極箔と活物質間の各接触抵抗の増大が大きくなる傾向にあるからです。

 

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