Lithium-Ionen-Batterien sind eine der ausgereiftesten Technologien zur Energiespeicherung. Wie allgemein bekannt ist, bauen sie jedoch ab. Batterien unterliegen einer Degradation aufgrund der kalendarischen Lebensdauer und des Batteriewechsels. Mit anderen Worten: Batterien verlieren an Kapazität, ob sie nun zyklisch genutzt werden oder nicht.
Hauptverantwortlich für die Degradation einer Lithium-Ionen-Batterie ist die SEI (Solid Electrolyte Interface). Der Degradationsprozess lässt sich wie folgt zusammenfassen:
1. Der Anodengraphit arbeitet bei Spannungen außerhalb des elektrochemischen Stabilitätsbereichs der Elektrolytkomponenten und ist daher elektrochemisch instabil.
2. Während der ersten Ladung bildet sich ein metastabiler Passivierungsfilm auf der SEI-Anodenoberfläche. Es kommt zu einem unumkehrbaren Verbrauch von Li und Elektrolyt.
3. Während der ersten Zyklen bildet sich die SEI, aber während des Zyklus wächst sie und stabilisiert sich.
4. Während des Ladens und Entladens der Batterie ändert sich das Graphitvolumen, wodurch die SEI bricht.
5.Durch diesen Bruch kommt der Graphit erneut mit dem Elektrolyten in Kontakt, bildet die SEI und verbraucht mehr Lithium.
✅ Diese ständige Bildung, Verdickung und der Bruch der SEI führt zu einer kontinuierlichen Abnahme der Kapazität und erhöht den Innenwiderstand der Batterie.
𝗣𝗲𝗿𝗼 𝗰ó𝗺𝗼 𝗶𝗻𝘁𝗲𝗿𝘃𝗶𝗲𝗻𝗲 𝗹𝗮 𝘁𝗲𝗺𝗽𝗲𝗿𝗮𝘁𝘂𝗿𝗮 𝗲𝗻 𝘁𝗼𝗱𝗼 𝘁𝗼𝗱𝗼 𝗲𝘀𝘁𝗲 𝗽𝗿𝗼𝗰𝗲𝘀𝗼? Arrhenius hat die Antwort.
Die Arrhenius-Gleichung ist eine mathematische Formel, die beschreibt, wie die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion von der Temperatur abhängt. Je höher die Temperatur, desto höher die Reaktionsgeschwindigkeit.
✅ Die negative Auswirkung höherer Temperaturen auf das Verhalten wird hauptsächlich auf eine höhere Abbaugeschwindigkeit der SEI zurückgeführt, da der SEI-Film anfängt, sich zu zersetzen oder aufzulösen.
Die Reaktionsgeschwindigkeit steigt, weil der Anteil der Moleküle, die die Aktivierungsenergie überschreiten, höher ist.
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Unterzeichnet: Iván Jares (LinkedIn-Profil)
Industrieller Projektleiter DSP Solar