充電式バッテリーのサイクリングによる劣化
電気バッテリーは本質的にDC(直流)電力の源です。蓄えられた化学エネルギーを電気エネルギーに変換することにより、電気および電子回路での電流の流れを可能にします。一般的なバッテリーは、一つ以上のボルタ電池から構成されています。電気化学セルの基本原理は、電解質によって分離された二つの電極での自発的な酸化還元反応です。電解質はイオン伝導性があり、電気的に絶縁された物質です。
充電式バッテリーのサイクリングによる劣化
充電式バッテリーは、充放電サイクルごとにある程度の劣化が発生します。劣化は通常、電解質が電極から移動したり、活性材料が電極から剥がれたりすることによって発生します。メーカーのデータシートは、定格バッテリー容量の80%に達するまでのサイクル数を指定して「サイクル寿命」という言葉を使用します。危険を避けるため、または容量の劣化を早めないためには、メーカーの推奨に従うことが必要です。
リチウムイオンバッテリーでは、劣化および容量の低下は一般に固体電解質界面(SEI)の成長に起因しています。固体電解質界面は、電極と電解質の間の反応によって形成されます。これらの反応は、リチウムイオンが電極と反応するのを妨げる膜を形成し、この膜が厚くなるにつれてセルが劣化します。
その他の特性
各バッテリーの能力を比較し理解するために、各バッテリーに特有のいくつかの重要なパラメーターがあります。これらのパラメーターは、特定の品質が必要な場合にバッテリーを選択する際の参照となります。
セル電圧
電気バッテリーの電圧は、電気化学反応での正極と負極を構成する材料のポテンシャル差によって生じます。
カットオフ電圧
カットオフ電圧は、許容可能な最小電圧です。この電圧が一般にバッテリーの「空」状態を定義します。
容量
クーロン計容量は、バッテリーが特定の放電電流で100%SOCからカットオフ電圧まで放電されたときに利用可能な総アンペア時です。
Cレート
Cレートは、バッテリーの最大容量に対してどのくらい早く放電または充電されるかを表すために使用されます。単位はh-1です。1Cレートは、放電電流がバッテリー全体を1時間で放電することを意味します。
自己放電
バッテリーは、接続されていなくても、または電流を供給していなくても、徐々に自己放電します。これは、負荷が適用されていないときにセル内で発生する非電流生成「側面」化学反応によるものです。
放電深度(DOD)
放電深度は、バッテリーから引き出されたエネルギーの量を全容量の割合として表したものです。例えば、40Ahが引き出された100Ahのバッテリーは、40%の放電深度(DOD)を経験したことになります。
充電状態(SOC)
充電状態は、バッテリー内の充電量が定義された「満タン」と「空」状態に対してどれだけあるか、つまりバッテリーに残っているアンペア時の量を指します。