リチウムイオン電池の技術、利点、コスト

リチウムイオン電池はどのように機能しますか？鉛蓄電池と比べてどのような利点がありますか？リチウムイオン電池の蓄電はいつ効果を発揮しますか？A リチウムイオン電池（略称：リチウムイオン電池またはLiイオン電池）は、負極、正極、そして電解質（電気化学セル）の3つの相すべてにリチウム化合物をベースとした蓄電池の総称です。リチウムイオン電池は他の種類の電池と比較して比エネルギーが高いですが、深放電と過充電の両方に悪影響を与えるため、ほとんどの用途では電子保護回路が必要です。リチウムイオン太陽電池は、太陽光発電システムからの電力で充電され、必要に応じて再び放電されます。長年、鉛電池がこの用途に最適な太陽光発電ソリューションと考えられてきました。しかし、リチウムイオン電池をベースにした太陽電池には、購入には依然として追加コストがかかるものの、決定的な利点があります。しかし、これは適切な使用によって回収可能です。リチウムイオン電池の技術構造とエネルギー貯蔵挙動リチウムイオン電池は、その基本的な構造において鉛蓄電池と基本的に変わりません。異なるのは電荷担体だけです。充電すると、リチウムイオンは正極から負極へと「移動」し、再び放電されるまでそこに「蓄え」られます。電極には、通常、高品質のグラファイト導体が使用されます。ただし、鉄導体やコバルト導体を使用したタイプもあります。使用される導体の種類によって、リチウムイオン電池の電圧は異なります。リチウムイオン電池では、リチウムと水が激しい反応を起こすため、電解液自体に水分が含まれていてはなりません。鉛蓄電池の先駆者とは異なり、現代のリチウムイオン電池は（ほぼ）メモリー効果や自己放電がなく、長期間にわたって最大出力を維持します。リチウムイオン蓄電池は通常、マンガン、ニッケル、コバルトという化学元素で構成されています。コバルト（化学名：コバルト）は希少元素であるため、リチウム蓄電池の製造コストが高くなります。さらに、コバルトは環境に有害です。そのため、コバルトを含まないリチウムイオン高電圧電池用正極材料を製造するための研究が数多く行われています。鉛蓄電池に対するリチウムイオン電池の利点◎最新のリチウムイオン電池を使用すると、単純な鉛蓄電池では得られない多くの利点が得られます。◎まず、鉛蓄電池よりもはるかに長い耐用年数を持ちます。リチウムイオン電池は、太陽光発電の電力を約20年間蓄電することができます。◎充電サイクル数と放電深度も鉛バッテリーより何倍も大きくなります。◎製造に使用される材料が異なるため、リチウムイオンバッテリーは鉛バッテリーよりもはるかに軽量でコンパクトです。そのため、設置時に必要なスペースが少なくなります。◎リチウムイオン電池は自己放電に関しても保存特性が優れています。◎さらに、環境面も忘れてはなりません。鉛バッテリーは、使用される鉛のせいで、製造時に特に環境に優しいとは言えないからです。リチウムイオン電池の技術的キー数値一方、鉛バッテリーは長年の使用実績があるため、まだ比較的新しいリチウムイオンバッテリーよりもはるかに有意義な長期研究が行われており、その使用状況とそれに伴うコストをより正確かつ確実に計算できることも特筆すべき点です。さらに、現代の鉛バッテリーの安全システムは、リチウムイオンバッテリーよりも優れている部分もあります。原理的には、リチウムイオンセルの危険な欠陥に関する懸念も根拠のないものではありません。例えば、負極にデンドライト（尖ったリチウム析出物）が形成されることがあります。これが短絡を引き起こし、最終的には熱暴走（自己加速的に発生する強力な発熱反応）を引き起こす可能性は、低品質のセル部品を含むリチウムセルにおいて特に高くなります。最悪の場合、この欠陥が隣接するセルに伝播し、連鎖反応を引き起こしてバッテリーの発火につながる可能性があります。しかし、リチウムイオン電池を太陽電池として利用する顧客が増えるにつれ、生産量の多いメーカーの学習効果も高まり、リチウムイオン電池の蓄電性能と動作安全性のさらなる技術的向上、そしてさらなるコスト削減につながります。リチウムイオン電池の現在の技術開発状況は、以下の主要な技術指標にまとめることができます。

リチウムイオン太陽電池の蓄電容量とコストリチウムイオン太陽電池のコストは、一般的に鉛蓄電池よりも高くなります。例えば、容量が5kWh現在、公称容量1キロワット時あたり平均800ドルのコストがかかります。一方、同等のリチウムシステムは1キロワット時あたり1,700ドルかかります。しかし、最も安価なシステムと最も高価なシステムの価格差は、鉛システムよりも大幅に大きくなっています。例えば、5kWhのリチウムバッテリーは、1kWhあたり1,200ドルという低価格で入手可能です。ただし、一般的に購入コストは高いものの、一定期間後に交換する必要がある鉛蓄電池よりもリチウムイオン電池の方が電力供給時間が長いため、リチウムイオン太陽電池システムの蓄電量当たりのコストは、耐用年数全体で計算するとより有利になります。したがって、住宅用バッテリーストレージシステムを購入する際には、購入コストの高さに怖気づくのではなく、リチウムイオンバッテリーの経済効率を、全体の耐用年数と蓄えられるキロワット時間数と常に関連付けて考える必要があります。次の式を使用して、PV システム用リチウムイオン電池ストレージ システムのすべての主要な数値を計算できます。1) 公称容量 * 充電サイクル = 理論上の蓄電容量。2) 理論上の貯水容量 * 効率 * 放電深度 = 使用可能な貯水容量3) 購入コスト / 使用可能な蓄電容量 = 蓄電kWhあたりのコスト

BSLBATT：リチウムイオン太陽電池メーカー現在、リチウムイオン電池を製造しているメーカーやサプライヤーは数多く存在します。BSLBATTリチウムイオン太陽電池BYD、Nintec、CATLのAグレードLiFePo4セルを使用し、それらを組み合わせ、太陽光発電ストレージに適合した充電制御システム（バッテリー管理システム）を提供することで、個々のストレージセルとシステム全体が適切かつ問題なく動作することを保証します。