Der kalendarische Leistungsverlust bezeichnet den allmählichen Leistungsverlust vieler Batterietypen, selbst wenn sie nicht genutzt werden. Selbst ein sparsam genutztes Energiespeichersystem für den Heimgebrauch kann bis zum Ablauf der Garantie stark abgenutzt sein. Einige Batterietypen, wie z. B. Zinkbromid-Batterien, sind von diesem Problem nicht betroffen.
Alle Alterungsprozesse, die ohne Lade-Entlade-Zyklen zu einer Verschlechterung der Batteriezellenleistung führen, werden als Kalenderalterung bezeichnet . Sie spielt in vielen Lithium-Ionen-Batterieanwendungen, beispielsweise in Elektrofahrzeugen, eine bedeutende Rolle, da die Betriebszeiten deutlich kürzer sind als die Ruhezeiten. Auch bei Untersuchungen zur zyklischen Alterung kann die durch Kalenderalterung verursachte Verschlechterung ein wichtiger Faktor sein, insbesondere bei geringen Zyklentiefen und Stromstärken.
Die kalendarische Alterung von Lithium-Ionen-Batterien wird für 16 Ladezustände (SoCs) von 0 % bis 100 % bei verschiedenen Temperaturen untersucht. Im Rahmen der Forschung wurden drei verschiedene 18650-Lithium-Ionen-Batterietypen mit unterschiedlichen Kathodenmaterialien untersucht.
Die Forschungsergebnisse zeigen, dass die Geschwindigkeit der kalendarischen Alterung nicht allmählich mit dem Ladezustand (SoC) zunimmt . Stattdessen treten Plateauzonen auf, in denen der Kapazitätsverlust identisch ist und SoC- Intervalle von mehr als 20 bis 30 Prozent der Zellkapazität umfasst.
Was verursacht den Kapazitätsrückgang während der kalendarisch bedingten Alterung?
Laut Differenzspannungsuntersuchungen ist eine Verschiebung des Elektrodengleichgewichts die Hauptursache für den Kapazitätsverlust . Die Studie belegte zudem den signifikanten Einfluss der Graphitelektrode auf die kalendarische Alterung.
Niedrigere Anodenpotentiale sind die Hauptursache für den Kapazitätsverlust während der Lagerung, da sie den Elektrolytverlust verschlimmern und somit die Bildung der festen Elektrolyt-Grenzfläche fördern.
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Das niedrige Anodenpotenzial begünstigt den Verlust von zyklisierbarem Lithium im Bereich hoher Ladezustände (SoC), in dem die Graphitanode zu über 50 % lithiiert ist, was wiederum das Elektrodengleichgewicht stört. Ein hohes Zellpotenzial scheint nur geringen Einfluss auf Alterungsmechanismen wie die Auflösung von Übergangsmetallen oder die Elektrolytoxidation zu haben. Vermeiden Sie hohe Ladezustände mit niedrigem Anodenpotenzial, wenn Sie eine möglichst lange Batterielebensdauer wünschen.
