Bachelor's Thesis

Studying the effect of Li-ion battery charging methods on their degradation during long-term use

Final Thesis 5.05 MB

Author of thesis: Lukáš Rek

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: prof. Ing. Tomáš Kazda, Ph.D.

Reviewer: Ing. Martin Šedina

Abstract:

This bachelor thesis deals with the influence of various charging methods applied for Li- ion batteries and their subsequent degradation during long-term use. The first chapter discusses the history and development of electrochemical sources, together with a description of the operating principles of primary and secondary cells. The following chapter focuses on the functioning and types of materials used in Li-ion batteries. The third chapter describes the use of batteries in electromobility. The fourth chapter presents the charging protocols of Li-ion batteries and provides examples of their practical applications. The practical part is focused on testing two selected Li-ion cells using the chosen charging protocols. The final chapter evaluates the data obtained from long-term cycling, load tests, hysteresis measurements, and electrochemical impedance spectroscopy of the cells.

Keywords:

Electrochemical Sources, Battery, Li-ion, Charging Techniques, Materials, Electromobility, Degradation

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student seznámil státní zkušební komisi s cíli a řešením závěrečné vysokoškolské práce a zodpověděl otázky a připomínky oponenta.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Microelectronics and Technology (BPC-MET)

Composition of Committee

doc. Ing. Petr Bača, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Petr Vyroubal, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Ladislav Chladil, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Jan Leuchter, Ph.D. (člen)
Ing. Martin Šedina (člen)
Ing. Radek Bilko, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
prof. Ing. Tomáš Kazda, Ph.D.

Náplní bakalářské práce studenta Lukáše Reka bylo studium vlivu použitého nabíjecího protokolu na vlastnosti dvou typů Li-ion akumulátorů s rozličným materiálem katody. Student přistupoval k práci s velkým zajmeme samostatně si dohledával literaturu a jak při zpracování teoretické části práce, tak při práci v laboratoři byl velmi aktivní a sám se dožadoval průběžných konzultací. Teoretické část práce je zpracována přehledně a logicky. Realizace praktické části práce byla do jisté míry omezena vybavením, které bylo k dispozici pro dlouhodobé cyklování komerčních článků, jelikož původní vybavení, na kterém práce měla být realizována bylo na fakultě instalováno až takřka v jejím samotném konci. I přes toto omezení bylo realizováno dostatečné množství cyklů a výsledná data byla analyzována z několika různých pohledů. Celková délka textu je pak větší, než je u Bc práce obvyklá. Samotné zadání práce je z pohledu vedoucího splněno a práci doporučuji k obhajobě. Vzhledem k rozsahu práce a aktivitě studenta jak při práci v laboratoři, tak při jejím zpracování hodnotím tuto práci 94 b tedy známkou A. Points proposed by supervisor: 94

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Martin Šedina

Student Lukáš Rek se ve své práci zaměřuje na téma studia vlivu metody nabíjení Li-ion akumulátorů na jejich degradaci při dlouhodobém používání, což je velice zajímavé téma s ohledem na aktuální trendy ve výzkumu akumulátorů a rozvoj elektromobility.
Teoretická část je sepsána do sebe navazujících částí. První kapitoly do hloubky rozebírají historii elektrochemických zdrojů, princip funkce Li-ion akumulátorů a v nich použité materiály. Další kapitola je poté zaměřena na současný stav elektromobility s vlastnostmi vybraných modelů vozidel. Poslední teoretická kapitola obsahuje podrobný popis různých nabíjecích protokolů.

V rámci praktické části se student věnuje testování dvou vybraných komerčních Li-ion článků s katodami na bázi LFP a NMC. Student v práci popisuje aplikaci tří různých nabíjecích protokolů – CC-CV, MS-CC a Boost Charging. Následně student prováděl dlouhodobé cyklování těchto článků po dobu 300 cyklů a zjišťoval vliv těchto metod na jejich elektrochemické vlastnosti. Výsledky ukazují, že chemie LFP je méně citlivá na typ nabíjecího profilu než technologie NMC.

Práce je celkově na velice dobré úrovni a všechny výsledky jsou zde dostatečně rozebrány. Co bych ovšem vytkl, jsou občas až zbytečně repetitivní a detailní popisy naměřených hodnot v textu, které se pak duplikují s daty v tabulkách a grafech a zbytečně prodlužují text a práce tak značně přesahuje rozsah stran pro BP. Grafy pro hysterezi obsahují V místo mV a celkově rozlišení některých grafů je příliš nízké. V měřených datech se občasně vyskytují odchylky a neočekávané výsledky, které ovšem nejsou dostatečně komentovány, případně není nejsou popsané změny v měřících podmínkách.

Celkově se jedná o zdařilou práci, u které se student musel vypočádat s několika problémy. Práci doporučuji k obhajobje a hodnotím 88b a známkou B. Topics for thesis defence:
  1. Čím si vysvětlujete pokles odporu článků LFP při 200 cyklech na poloviny a pak následné vrácení do původního stavu?
  2. Čím si odůvodňujete, že u článků LFP byly naměřeni některé kapacity vyšší při 1C něž při 0,1C?
  3. V práci zmiňujete 13 výpadků měření, v jaké fázi k nim docházelo a jak mohli ovlivnit měření?
Points proposed by reviewer: 88

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová