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摘要：株式会社日立制作所在世界上首次开发了一种不含稀有金属的“磷酸铁”锂离子电池（以下简称“LIB”）劣化的无损诊断技术。为了提高蓄电系统的可靠性和使用寿命，自2007年以来，日立一直致力于分析使用稀有金属（钴和镍）作为正极材料的“三元”LIB的充电速率和电池电压数据，由此发布了一项电池劣化的无损诊断技术。此次，日立开发了一种使用不含稀有金属的环保型磷酸铁LIB的容量和内阻数据的分析技术，可以无损诊断电池的劣化状况。通过在输送电公司和电动汽车运营商广泛使用该技术，日立将促进高效和可持续蓄电系统的普及，为实现脱碳社会作出贡献。

关键字：磷酸铁锂离子电池、无损劣化诊断技术、蓄电系统、环保型磷酸铁LIB、三元LIB、脱碳社会

有助于提高环保型锂离子电池蓄电系统的可靠性和使用寿命

作为可再生能源的固定蓄电系统或电动汽车的电源，人们对LIB的需求预计会日益高涨。迄今为止一直是主流的三元LIB虽然具有能量密度高、在低温下也能提供稳定输出的优势，但存在材料的开采和提炼场地分布不均、环境污染和材料价格不稳定等问题。因此，近年来，人们对不含稀有金属的环保型磷酸铁LIB的需求日益高涨，预计全球市场份额将在2021年增长到20%，到2030年增长到40%。为了提高配备了磷酸铁LIB的蓄电系统的可靠性和使用寿命，需要一种可以无损诊断电池劣化的技术。日立此前已经开发了一种用于三元LIB的无损劣化诊断技术，并运用该技术，通过劣化预测和容量恢复技术来延长LIB的使用寿命。这一次，日立开发了一种使用电池容量和内阻数据的分析技术，并找到了一种无损诊断磷酸铁LIB劣化的方法。该技术的特点如下。

开发的技术详情

基于电池容量-内阻数据分析的无损劣化诊断技术

图1 磷酸铁LIB劣化因素的无损诊断技术

日立分析了LIB的容量与电压之间的关系（以下简称“容量-电压曲线”），并开发了一种无损劣化诊断技术，该技术可以分离和量化劣化因素，如：(A)正极劣化；(B)负极劣化；以及(C)电解液中锂离子的失活（图1（a））。但是，在磷酸铁LIB中，如图1(a)所示，上述的容量-电压曲线在横轴方向上有很多平坦区域，由于正极收缩的影响难以反映在电池电压上，因此难以准确地测量劣化量。

因此，这一次日立着眼于Li离子在正极和负极内部的扩散系数会根据其各自的容量而变化。具体来说，为了能够定量评价Li离子的扩散系数，日立在几十秒量级的间歇放电的同时测量了容量-内阻曲线，通过与预先测量的正极和负极单独的容量-内阻曲线数据进行比较，从而能够针对（A）、（B）、（C）三个劣化因素中的每一个单独测量劣化量。通过这种容量―内阻数据分析技术，能够以与传统三元LIB相同的精度无损诊断磷酸铁LIB的劣化（图1（b））。该技术由电池材料、制造、充放电控制等各个技术领域的专家合作研发而成，也可应用于三元LIB的诊断。

未来，通过在输送电公司和电动汽车运营商中广泛应用这项技术，将促进高效且可持续的蓄电系统的普及，并为实现脱碳社会作出贡献。

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不含稀有金属的磷酸铁锂离子电池劣化的无损诊断技术的开发