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エネルギー貯蔵におけるリチウムイオン電池の容量に影響を与える要因: 原因と解決策

8月 22, 2024

導入: リチウムイオン電池は今日の世界に不可欠なものとなっており、個人用デバイスから大規模なエネルギー貯蔵システムに至るまで、あらゆるものに電力を供給しています。これらのバッテリーは広く使用されているにもかかわらず、容量が低下しやすく、時間の経過とともに性能に影響を及ぼします。この記事では、この現象の原因を詳しく掘り下げ、住宅および商業用エネルギー貯蔵システムへの影響を軽減するための実用的な解決策を提供します。

エネルギー貯蔵システムの概要: 住宅および商業用エネルギー貯蔵システムは、持続可能な電力ソリューションにとって極めて重要です。これらのシステムは通常、バッテリー管理システム (BMS)、エネルギー管理システム (EMS)、およびエネルギー貯蔵コンバーター (PCS) の 3 つの主要コンポーネントで構成され、それぞれがエネルギーの効率的な貯蔵と管理において重要な役割を果たします。

リチウム電池の容量低下について: リチウムイオン電池のサイクル寿命は、リチウム電池の容量低下と呼ばれる、エネルギー供給能力の段階的な低下の影響を受けます。このプロセスは、内部の化学反応、外部環境要因、エネルギー貯蔵用途での使用パターンの影響を受けます。


 


エネルギー貯蔵

電気化学エネルギー貯蔵システムは、エネルギーを貯蔵するための 3 つの主要な部分で構成されます。

● バッテリー管理システム (BMS): これはセンシングの役割を果たし、主にバッテリーの監視、評価、保護、バランス調整を担当します。

● エネルギー管理システム (EMS): 意思決定の役割を果たし、主にデータ収集、ネットワーク監視、エネルギー スケジューリングを担当します。

● エネルギー貯蔵コンバーター (PCS): それは実行的な役割を果たし、その主な機能は充電と放電プロセスを制御することです。 エネルギー貯蔵電池 梱包してAC/DC変換を実行する


リチウム電池の容量低下について

リン酸鉄リチウム電池のサイクル寿命は、その寿命にわたって供給できる充電量が徐々に減少するため、リチウムイオン電池の容量に影響を与えます。これを次のように呼びます。 リチウム電池の容量が減る。このプロセスに寄与する要因には、バッテリー内の反応、外部環境、使用状況などが含まれます。

 

化学反応

1. 電解質の分解: リチウムイオン電池の電解質は時間の経過とともに減少し、望ましくない化学生成物が生成される可能性があります。これらの化合物は、バッテリー内でのリチウムイオンの自由な移動を阻害し、バッテリー容量を低下させる可能性があります。

2. 固体電解質界面(SEI)の成長: 充電と放電の最初のサイクルでは、安定した固体電解質界面または SEI 層がアノードの表面に形成されます。この層は電池の動作に不可欠ですが、継続的に層を形成するとリチウムイオンが消費され、容量が低下するため有害となる可能性があります。

3. カソードの劣化: 充電と放電のサイクルが長くなると、正極材料が侵食され、リチウムイオンを保持する能力が低下し、電池の容量が低下する可能性があります。


環境要因

1. 温度: 高温では電解質の分解速度とSEI層の形成が増加しますが、低温ではリチウムイオンの移動性が制限されるため、リチウムイオン電池の性能が低下します。

2. 湿度: 高湿度にさらされると湿気が侵入し、電解液やバッテリーの他のコンポーネントが損傷し、容量が低下する可能性があります。


使用パターン

1. 充電および放電サイクル: 充電と放電を繰り返すとバッテリーが傷つき、バッテリーの内部部品が劣化する可能性があります。これは長期的にはバッテリー寿命の短縮につながります。

2. 深さ  放電 (国防総省): バッテリーが定期的かつ頻繁に非常に低い SOC レベルまでサイ​​クルされると、容量の低下がより早く引き起こされる可能性があります。

3. 過充電と過放電: リチウムイオン電池の過充電は SEI の発生と電解質の分解を引き起こし、また過充電は電池セルに不可逆的な損傷を与えます。

 

バッテリー寿命の低下を軽減するための実践的なヒント:

リチウムイオン電池の寿命を延ばすには 家庭用エネルギー貯蔵システムの場合は、次のヒントを考慮してください。

1.最適な充電方法: コンポーネントへのストレスを軽減するために、バッテリーを中間レベルの充電状態に維持します。

2.温度管理: 熱による劣化を防ぐため、バッテリーは涼しく乾燥した環境に保管してください。

3.使用習慣: バッテリー容量を正確に測定できるように、適度な使用と定期的な校正を実践してください。

リン酸鉄リチウム電池の役割: リン酸鉄リチウム電池には、高温耐性、メモリー効果のない大容量、環境への優しさなど、エネルギー貯蔵にいくつかの利点があります。これらの特性により、住宅用および商業用のエネルギー貯蔵ソリューションとして好ましい選択肢となります。


バッテリー容量の低下に対処するための将来のテクノロジー

リチウムイオン電池は時間の経過とともに徐々に容量が低下するため、寿命を延ばすことが重要です。として知られる会社があります エネルギー バッテリー この分野ではすでにかなりの進歩が見られます。これには、容量の低下、電解質の不安定性、効率的な性能に不利な層の形成など、電池のさまざまな問題に対処することが含まれます。彼らは、通常の 48v 5kwh リチウム電池よりも優れた性能を持つリン酸鉄リチウム電池を生産することでこれを実現しています。


リン酸鉄リチウム電池の利点

1、熱安定性 

リン酸鉄リチウム電池は、350℃~500℃までの優れた耐熱性を備え、200℃でピークとなる他のリチウム化学電池を上回ります。

2、メモリー効果フリー 

リン酸鉄リチウム電池はメモリー効果を起こさずに柔軟に充電できるため、完全な放電サイクルが不要になります。

3、環境に優しい設計 

環境に優しいオプションとして、重金属を含まず、持続可能なエネルギー貯蔵のための EU RoHS 規格に準拠したリン酸鉄リチウム電池をお選びください。

 

Enerlution におけるバッテリーの未来

Enerlution のような企業は、バッテリー容量の低下に対処するための革新的なソリューションの開発の最前線に立っています。これらの進歩は、電解質の不安定性や SEI 層の形成などの問題に対処することで、エネルギー貯蔵用途におけるリチウムイオン電池の寿命と性能を大幅に延長することを目指しています。

 Battery life reduction due to extra stress on batteries

 

結論:

リチウム電池の性能と耐久性を向上させるには、リチウム電池の容量低下に寄与する要因を理解することが不可欠です。 バッテリーエネルギー貯蔵システム。適切な充電方法を採用し、温度を管理し、バッテリーを正しく使用することで、バッテリー寿命の低下を軽減できます。 Enerlution のような企業が主導する継続的な開発とイノベーションにより、エネルギー貯蔵の将来は有望に見えます。


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