Alfred, Alfred, da solltest Du Dich vielleicht ein bisschen weiterbilden in den dunklen Geheimnissen der LiFePO4-Chemie
Zwischen Anode und Kathoden wandern physikalisch Lithium-Ionen hin- und her, je nachdem ob geladen oder entladen wird. An der Oberfläche der Graphit/Graphen Anode wie auch der Oberfläche der Eisenphosphatschicht auf der Kathode bildet sich bei den ersten Lade- und Entladezyklen die Solid Electrolyte Interface (SEI) Schicht, durch welche die Lithium-Ionen durchkommen, der Elektrolyt aber nicht. Die Graphit/Graphen Schicht lagert sukkzessive beim Laden die Lithium-Ionen zwischen seinen Schichten ein, wobei sich unter Aufnahme von Elektronen Lithiumcarbid bildet. Durch die SEI-Schicht dringende Li-Ionen schieben nach und nach die schon eingelagerten Lithium-Atome tiefer rein in Richtung Anode, bis alle verfügbaren Graphit-Zwischenräume aufgefüllt sind. Wenn man dann noch weiterlädt steigt die Spannung sprunghaft an, und weiteren Li-Ionen gelingt es nicht mehr, durch die SEI-Schicht zu dringen: Sie lagern sich als metallisches Lithium auf der SEI- Schicht ab und wachsen baumähnlich (dendritisch) in Richtung des Separators, der auch nur für Ionen, nicht aber für den Elektrolyten durchlässig ist.
Gleiches passiert auch bei der Tiefentladung auf der SEI-Schicht an der Kathode. Das wird auch bei den ge-X-ten Zellen geschehen sein. Wenn diese Li-Dendriten so lang wachsen, dass sie den Separator durchstoßen und die gegenüberliegende SEI-Schicht erreichen gibt es einen internen Kurzschlusspfad, der für die zusätzliche Erwärmung und die Selbstentladung sorgt => Zelle kaput durch Tiefentladung.
Auch beim Laden unter ca. 0°C in der Zelle sorgt die SEI-Schicht auf dem Graphit auch bei noch nicht voll geladener Zelle schon für einen so hohen Widerstand gegen eindringende Li-Ionen, dass ebenfalls das Lithium metallisch abgelagert wird, außer man reduziert den Ladestrom entsprechend.
Alle metallischen Lithiumablagerungen, egal ob auf Anode oder Kathode, sind dauerhaft der Ionenwanderung entzogen und somit für den Kapazitätsverlust maßgeblich verantwortlich. Und die SEI-Schichten werden mit der Zeit auch dicker, was die Erhöhung des "Innenwiderstands" über der Lebensdauer bewirkt. Wobei das kein Ohmscher Widerstand ist, sondern eine Reaktionsverzögerung bei der Li-Ionen-Einlagerung.
So weit mal für heute
