本論文は、異なる倍率（1C、2C、3C）におけるリン酸鉄リチウム（LFP）ソフトパック電池の性能劣化の本質を体系的に研究し、リチウム電池の「補液修復」効果を特徴付けおよび分析した。研究では、「電気化学−音響−物相」に基づくマルチモーダルの非破壊診断および故障解析システムを構築し、超音波イメージングによって内部浸潤および発ガスの空間的解析を行い、電気化学インピーダンススペクトロスコピー（EIS）と微視的な物理化学的特性評価を組み合わせた。結果は、1C/2Cの低倍率サイクルが部分的に修復可能な劣化を引き起こし、電池内部構造は比較的完全であることを示した。しかしながら、3Cの高倍率サイクルでは電池内部材料に激しい不可逆反応が発生した。微細相および界面化学解析により、高倍率下での相界面極化および局所的熱効果がLiPF₆の不可逆分解を引き起こし、極板表面にフッ素含有高分子および有機フッ素リン酸エステルが無秩序に堆積し、活性リチウムが永久に失われることが示され、補液修復の効果がほぼ失われることが確認された。本研究は補液修復の適用境界を明らかにし、高倍率条件下における化学副生成物の電極への「毒性」効果を解明した。本論文は、退役したリン酸鉄リチウム電池の段階的選別、健康状態評価、および精密修復戦略の策定に実験的根拠と理論的支援を提供する。

リチウムイオン電池;超音波検査;性能劣化機構;段階的再利用