リチウムイオン電池の劣化とサイクル寿命
リチウムイオン電池は、充電時にアノードからカソードへとリチウムイオンが移動する二次電池（充電可能な電池）です。カソードはリチウム化合物の複合材料でできており、リチウムイオン電池セルの名前の由来となっています。アノードは通常、多孔性のリチウム化グラファイトで作られています。電解質は液体、ポリマー、または固体が使用され、セパレーターはリチウムイオンの輸送を可能にし、セルのショート回路や熱暴走を防ぐために多孔性があります。リチウムイオン電池の化学的特性、性能、コスト、安全性は、電池の種類によって異なります。
リチウムイオン電池の特徴
リチウムポリマー電池は、ポリマーゲルを電解質として使用し、リチウムコバルトオキシド（LiCoO2）をカソード材料とし、グラファイトをアノード材料として使用することが多いです。これらは高エネルギー密度を提供します。一般的に、リチウムイオン電池は高エネルギー密度、メモリ効果のなさ、低自己放電を特徴としています。最も一般的なセルタイプの一つが18650バッテリーであり、多くのラップトップコンピューターの電池、コードレス電動工具、特定の電気自動車、電動キックスクーター、ほとんどの電動自転車、ポータブルパワーバンク、LED懐中電灯に使用されています。公称電圧は3.7Vです。
リチウムイオン電池の劣化原因
充放電サイクルの度にリチウムイオン電池の劣化は発生します。劣化は通常、電解質が電極から離れたり、活性材料が電極から剥がれたりすることによって起こります。製造元のデータシートでは、”サイクル寿命”という言葉を使用して、定格容量の80%に達するまでのサイクル数で寿命を指定しています。劣化と容量の低下は、一般に固体電解質界面（SEI）の成長に起因するとされています。SEIは電極と電解質の反応によって形成される膜で、この膜が厚くなるにつれてセルの劣化が進みます。
サイクル寿命と劣化要因
リチウムイオン電池のサイクル寿命は、一般に300～500サイクル（充放電サイクル）ですが、Cレートや高DOD（放電深度）の状況では200サイクルまで大幅に減少することがあります。実際のアプリケーションでは、深いDOD、高いCレート、高温または低温、高SOC（充電状態）での運用など、特定のストレス要因によりリチウムイオンセルの加速劣化が経験されます。
温度は劣化に強く影響します。室温での劣化は最小限ですが、高温または低温で保管または使用されたバッテリーでは劣化が増加します。充放電時、特に高電流でバッテリーは熱を発生します。充電中の高温はバッテリーの劣化を引き起こし、45℃以上での充電はバッテリー性能を劣化させます。電気自動車などで使用される大型バッテリーパックには、一般に15℃（59°F）から35℃（95°F）の間の温度を維持する熱管理システムが備えられています。
