An investigation of lithium-ion battery degradation during shallow-, deep-, and combined cycles

Abstract

Denne masteroppgaven undersøker degraderingsraten på ni identiske litium-ion-batterier. Batteriene er Super B 12V2600P-AC, som er en litium-jernfosfat-type (LiFePO4). Hvert batteri var nytt fra produsenten og hadde ingen tidligere brukshistorie. Forsøkene ble utført med Chroma 17020 Regenerative Battery Pack Test System som ligger i Det Nasjonale Smartgrid-Laboratoriet i Trondheim, Norge. Kapittel 4 gjennomfører en Ytelse- og Kapasitetstest på ni testobjekter. Testen avslørte faktisk kapasitet, spenningsprofil, temperaturutvikling og indre resistans for alle batteriene. Ingen av batteriene hadde opplevd feil eller skade under produksjonen og presterte som forventet. I kapittel 5 ble de ni testobjektene fordelt på tre forskjellige Sykel-tester og syklet så mye som mulig. Kapittelet beskriver konstruksjonen av Sykel-testene og hvordan batteritesteren utførte dem. Ved å sykle hvert batteri nesten 900 timer og 465 fulle sykler resulterte i ulike nivåer av degradering og kapasitet. Andre parametere, som intern resistans, maksimal temperatur og tap er også presentert dette kapittelet.

This master thesis investigates the degradation rate of nine identical lithium-ion batteries. The batteries are the Super B 12V2600P-AC, which is a lithium iron phosphate-type (LiFePO4). Every battery was new from the manufacturer. The experiments were conducted with Chroma 17020 Regenerative Battery Pack Test System situated in the National Smart Grid Laboratory in Trondheim, Norway. Chapter 4 conducts a Performance and Capacity-test on all nine test objects. The test revealed the battery’s actual capacity, voltage-profile, internal development of heat, and internal resistance. None of the batteries had experienced errors during production and performed as expected. In chapter 5, the nine test objects were distributed across three different Cycle-tests and cycled as much as possible. The chapter describes the construction of the Cycle-tests and how the Battery Test System executed them. By cycling every battery almost 900 hours and 465 full cycles resulted in various levels of battery capacity fade and degradation. Other parameters, such as internal resistance, maximum temperature, and losses, are also presented in this chapter.