Η μπαταρία ιόντων λιθίου χρησιμοποιείται ευρέως για φορητές συσκευές και ηλεκτρικά αυτοκίνητα και θεωρείται η πιο πολλά υποσχόμενη πηγή ενέργειας για την αντικατάσταση των ορυκτών καυσίμων.
Η εξασθένιση χωρητικότητας των μπαταριών ιόντων λιθίου σχετίζεται στενά με τις συνθήκες χρήσης, όπως ο ρυθμός φόρτισης και εκφόρτισης, η τάση διακοπής, το βάθος εκφόρτισης (DOD), η κατάσταση φόρτισης (SOC) και η θερμοκρασία περιβάλλοντος. Όλα έχουν επιρροές στην απόδοση και τη διάρκεια ζωής των μπαταριών ιόντων λιθίου.
Διερευνάται η επίδραση διαφορετικών ρυθμών εκκένωσης στη γήρανση των πλήρων κυττάρων LiFePO4/γραφίτη. Ο ρυθμός αποσύνθεσης της χωρητικότητας πλήρους κυψέλης επιταχύνεται αυξάνοντας τον ρυθμό εκφόρτισης. Ωστόσο, όταν ο ρυθμός εκφόρτισης είναι υψηλότερος από 3,0 C, ο μηχανισμός αποδόμησης του πλήρους κυττάρου αλλάζει.
Μέσω της αποσυναρμολόγησης των φρέσκων και των παλαιωμένων πλήρων κυψελών, συνάγεται το συμπέρασμα ότι η εγγενής χωρητικότητα της ανόδου γραφίτη σχετίζεται κυρίως με το φιλμ SEI στην επιφάνειά του.
Η μη αναστρέψιμη κατανάλωση ενεργού λιθίου λόγω του σχηματισμού και της ανάπτυξης φιλμ SEI είναι ο κύριος λόγος για την εξασθένιση της χωρητικότητας του πλήρους κυττάρου που παλαιώνεται με σχετικά χαμηλό ρυθμό εκφόρτισης. Όταν οι ρυθμοί εκφόρτισης είναι 4,0 C και 5,0 C, ο ρυθμός εξασθένισης χωρητικότητας διατηρεί ένα συγκριτικά υψηλό επίπεδο, διότι η μεμβράνη SEI στην άνοδο είναι ικανή να σπάσει και να είναι ασταθής μετά την ταχεία εξαγωγή ιόντων λιθίου σε υψηλούς ρυθμούς. Εξάλλου, ο ρυθμός αποσύνθεσης της χωρητικότητας αυξάνεται στην μεταγενέστερη περίοδο της ποδηλασίας, γεγονός που αποδίδεται στην υποβάθμιση των ενεργών υλικών. Η υποβάθμιση της απόδοσης του ηλεκτροδίου LiFePO4 και η ασταθής μεμβράνη SEI υποδεικνύουν ότι ο μηχανισμός αποικοδόμησης αλλάζει όταν τα πλήρη κύτταρα παλαιώνουν με υψηλούς ρυθμούς εκφόρτισης. Επιπλέον, ο υψηλός ρυθμός εκφόρτισης έχει δυσμενείς επιπτώσεις στην απόδοση των ανοδίων γραφίτη και επίσης μπορεί να αυξήσει την εσωτερική αντίσταση της πλήρους κυψέλης, η οποία είναι επιζήμια για την ικανότητα εκφόρτισης υψηλού ρυθμού.
Συμπερασματικά, οι υψηλοί ρυθμοί εκφόρτισης μπορούν να έχουν ως αποτέλεσμα την ταχεία εξασθένιση της πλήρους χωρητικότητας των κυψελών και τον αλλαγμένο μηχανισμό αποδόμησης. Έτσι, όταν ο ρυθμός εκφόρτισης είναι μεγαλύτερος ή ίσος με 4,0 C, δεν είναι κατάλληλο να χρησιμοποιηθεί για την επιτάχυνση της γήρανσης των πλήρων κυττάρων LiFePO4/γραφίτη.
