リチウムイオン電池の寿命予測方法(内部抵抗の上昇の予測)

リチウムイオン電池の寿命予測方法(内部抵抗の上昇の予測)

 

リチウムイオン電池における容量低下に関する寿命予測方法(ルート則)についてはこちら で解説しています。

 

こちらのページでは、容量ではなく内部抵抗の劣化に関する

 

・リチウムイオン電池の寿命予測(内部抵抗の上昇の考え方)

 

というテーマで解説しています。

 

 

リチウムイオン電池の寿命予測(内部抵抗の上昇の考え方)

 

フロート試験におけるリチウムイオン電池における内部抵抗の上昇の予測を行う、つまり経過時間に対する内部抵抗の上昇を予測する

 

・電池の経過時間に対する容量維持率の低下

 

・電池の容量維持率の低下量に対する内部抵抗の上昇

 

という二つのデータ量を測定しておくことが必要です。

 

 

以下に具体例(架空のデータをもとに)を紹介します。

 

一般的なリチウムイオン電池(正極活物質にコバルト酸リチウムを使用し、負極活物質に黒鉛を使用、電解液に有機系溶媒を使用)であるフロート試験を行ったとした場合の結果が以下であったとします。

 

 

 

 

 

これに対する容量維持率の低下量と内部抵抗の上昇の関係は以下のようなイメージです(ただしこちらは電池により大きく変化し、容量低下量が増加しても内部抵抗の上昇が逆に小さくなる電池もあります)。

 

 
(※架空のデータです。)

 

グラフにすると以下のようになります。

 

 

 

そして、この内部抵抗値の上昇はある地点を境に一定の上昇となる電池であるとします(電池により逆に抵抗値の上昇がほとんどなくなるものや指数関数的に非常に大きくなる電池もあるため、予測したい電池がどのような傾向をもつかきちんと調べておく必要があることに注意しましょう)。

 

 
この予測線を用いて、容量低下量の予測と結びつけることで経過時間に対する内部抵抗の変化を予測できるのです。

 

ここで内部抵抗値を一部空白にしているのは、上記の劣化予測が成り立たない初期の範囲のデータを省略しているためです。

 

ただし、初期のデータは実測値により補間ができますので、必要があれば同時にプロットしていきましょう。

 

 

 

 

 

上述しましたが内部抵抗の上昇と容量低下量の関係は電池により大きく変化するため、予想したい電池にてきちんとデータを集めることが重要です。

 

また、内部抵抗には直流抵抗と交流抵抗があり、また直流抵抗においても通電時間などにより値が変化しますので、議論する際はきちんと摺合せしましょう。

 

 

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