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Exploring restrictive overdischarge cycling as a method to accelerate characteristic ageing in lithium-ion cells

  • This study presents a test protocol that greatly accelerates the ageing process of lithium-ion battery cells comprising a positive electrode of nickel manganese cobalt oxide while preserving their characteristic degradation upon cyclic ageing. Applying a repetitive restricted overdischarge, resulting in a depth of discharge larger than 100%, a capacity loss of 20% is achieved over five times faster compared to conventional cycling. The well-known overdischarge degradation phenomenon of copper current collector dissolution is deliberately prevented by setting a discharge cutoff voltage above the theoretical threshold of copper oxidation. Hence, the accelerated degradation can be primarily connected to solid electrolyte interphase growth. A comparative assessment of the ageing dynamics using electrochemical impedance spectroscopy and differential voltage analysis hints towards similar, characteristic degradation processes during accelerated and conventional ageing. A post-ageingThis study presents a test protocol that greatly accelerates the ageing process of lithium-ion battery cells comprising a positive electrode of nickel manganese cobalt oxide while preserving their characteristic degradation upon cyclic ageing. Applying a repetitive restricted overdischarge, resulting in a depth of discharge larger than 100%, a capacity loss of 20% is achieved over five times faster compared to conventional cycling. The well-known overdischarge degradation phenomenon of copper current collector dissolution is deliberately prevented by setting a discharge cutoff voltage above the theoretical threshold of copper oxidation. Hence, the accelerated degradation can be primarily connected to solid electrolyte interphase growth. A comparative assessment of the ageing dynamics using electrochemical impedance spectroscopy and differential voltage analysis hints towards similar, characteristic degradation processes during accelerated and conventional ageing. A post-ageing examination of the electrical behaviour (i.e., coulombic and energy efficiency, capacity fade) under reference conditions reveals very little to no lasting damages caused by overdischarging. Additionally, post-mortem analysis discloses no increased copper dissolution when comparing cells subjected to accelerated and conventional ageing. Generally, the developed ageing method appears suitable for providing cells with a defined state of health at a reasonable timescale without altering the main degradation mechanisms significantly.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Philippa ScharpmannORCiD, Robert LeonhardtORCiD, Anita SchmidtORCiD, Julia KowalORCiD, Tim TichterORCiD, Jonas Krug von NiddaORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Journal of Power Sources
Jahr der Erstveröffentlichung:2026
Organisationseinheit der BAM:3 Gefahrgutumschließungen; Energiespeicher
3 Gefahrgutumschließungen; Energiespeicher / 3.1 Sicherheit von Gefahrgutverpackungen und Batterien
3 Gefahrgutumschließungen; Energiespeicher / 3.6 Elektrochemische Energiematerialien
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Elsevier B.V.
Jahrgang/Band:665
Aufsatznummer:239072
Erste Seite:1
Letzte Seite:9
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Angewandte Physik
Freie Schlagwörter:Accelerated ageing; Degradation processes; Differential voltage analysis; Electrochemical impedance spectroscopy; Lithium-ion cell; Overdischarge
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Energie
Energie / Elektrische Energiespeicher und -umwandlung
DOI:10.1016/j.jpowsour.2025.239072
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-650917
ISSN:0378-7753
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:15.12.2025
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:29.12.2025
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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