Перечитал все сообщения этой темы, которую жуют вот уже 7 лет, но однозначных ответов, хоть как-то объясненных теоретически так и не нашел.
Читал статьи по деградации литиевых батарей, смотрел ролики на ютубе. Пришел к выводу, что причин и вариантов деградации несколько. Их можно разделить как минимум на 2 группы:
1. Нарушение условий эксплуатации (чаще всего ведут к необратимой и высокой потере емкости):
- перегрев
- перезаряд
- переразряд
- хранение на низком заряде
- хранение на высоком заряде
2. Природная деградация при эксплуатации в адекватных условиях:
- постоянная реакция электролита с литием на границе анод-электролит с образованием защитной пленки (SEI) (утолщение ведет к росту сопротивления, связывание ионов лития)
- нарушение интеркалляции ионов лития в углерод анода, как следствие образование дендритов, уменьшение площади анода и снижению емкости.
- потерю контакта дендритов с анодом и образование свободного лития (потеря ионов лития учавствуюших в реакции)
- снижение концентрации ионов лития на катоде (зоны без лития на оксидах никеля кобальта и марганца).
- нарушение контакта меди с углеродом на аноде и алюминия с оксидами на катоде из-за механических деформаций (скорее на это влияет количество циклов и глубина разряда).
С первой группой всем и так ясно как бороться - не нарушать условия эксплуатации.
А вот со второй похоже есть нюансы:
1. Защитная пленка SEI с одной стороны защищает анод от электролита, а электролит от анода. Но реакция эта идет постояно и есть подозрение что при простое толщина этой пленки увеличивается, особенно на высоких уровнях заряда, когда большая часть лития находится на аноде. Отсюда вывод, что частая эксплуатация и эксплуатация со средними уровнями заряда, частые короткие подзарядки защищают от образования толстой пассивирующей пленки. Возможно и эксплуатация при низких температурах снижает реакцию лития с электролитом.
2. Образование дендритов как следствие из первого пункта, это неравномерное образование и разная толщина пассивирующей пленки. В толстых местах она будет работать как изолятор и препятствовать вхождению ионов лития в анод при заряде, а в тонких - избыток ионов лития не будет успевать интеркаллироваться в углерод и образовываться металлический литий с последуюшим образованием дендрита. При разряде дендрит может потерять связь с анодом и превратиться в свободную частицу лития, которая утратит участие в химических реакциях. Отсюда вытекают некоторые неоднозначные приемы эксплуатации старых аккумуляторов: так называемая раскачка (зарядка или разрядка большими токами на Чадемо или усиленная рекуперация при езде). Большие токи препятствуют образованию различной толщины пассивирующей пленки, так как при заряде и разряде задействуется наиболее большая площать поверхности анода. Разрядка большими токами разрушает дендриты, зарядка большими токами возможно возвращает контакт свободного лития и возвращает его в реакцию. Обратная сторона медали - опасность перегрева нарушение условий эксплуатации и как следствие выделение кислорода на катоде из оксидов (смотреть первую группу).
3. Снижение ионов лития на катоде в оксидах очевидно приводит к деградации самого катода, укрупняются частицы, вследствие окисления растет толщина оксидной пленки на алюминии, а это в свою очередь тоже приводиь к росту сопротивления току, но уже на катоде. Все методы борьбы с потерей лития на аноде улучшают ситуацию и на катоде.
4. Нарушение геометрии электродов, вероятно, наиболее активно происходит при глубоких циклах, так как перенос большого количества вещества с одного электрода на другой будет существенно изменять их объем. Как метод борьбы не глубокие циклы - частые и короткие подзарядки при любой возможности (режим такси). Кстати судя по опыту, именно у таксистов батареи живут наиболее долго с низкой потерей емкости.
Nissan leaf AZE0 2013 SV 24кВт/ч
