リチウムイオン電池の往復効率

前書き

朝、仕事のために家を出るとき、私たちは前の良い一日のためにエネルギーと興奮に満ちています。しかし、夕方遅くに帰宅すると、エネルギーが尽きてしまいます。現時点では、私たちは完全に自分自身ではありません。これは、私たちの往復が何かを奪ったことを意味します。これはバッテリーストレージでも発生し、ラウンドトリップ効率として知られる現象です。この現象は、バッテリーの調達を決定する際に通常考慮される要素の1つです。

リチウムイオン電池の往復効率とは何ですか？

リチウムイオン電池の往復効率は、直前の充電中に電池に注入されたエネルギー量と比較して、電池が供給できるエネルギー量です。言い換えれば、この現象は、放電中に利用可能なエネルギーと比較した、バッテリーの充電に必要なエネルギーの比率と呼ぶことができます。場合によっては、往復の効率は効率とも呼ばれます。

リチウムイオン電池は、往復で約5％のエネルギーを失います。つまり、往復で20〜25％のエネルギーを失う鉛蓄電池と比較して、95％の往復効率があります。

リチウムイオン電池は、自己放電に関して非常に優れた性能を発揮し、1か月あたりの容量の約5％が失われます。

エネルギー効率は通常、バッテリーストレージシステムの主要業績評価指標です。往復の効率は、バッテリー貯蔵技術の有用性において間違いなく重要な要素です。往復の効率が高ければ、システムの効率が高いと言われています。往復の効率が低いほど、システム全体の効率が低下します。グリッドシステムエンジニアの大多数は、エネルギー貯蔵システムの往復効率が可能な限り80％であることを常に印象づけています。

エネルギー貯蔵における往復効率の比較

まず、すべてのエネルギー貯蔵装置は、常にパーセンテージで表される高い往復効率を備えている必要があることに注意する必要があります。さらに、エネルギー貯蔵装置内の熱損失など、通常はバッテリーで発生するエネルギー損失のため、往復効率が100％に等しくなることはありません。

蓄電池は、それを吸収し、後で通常は電力網に放出することにより、余分なエネルギーを節約できます。このプロセスは、ある程度の電力を解放する必要があります。したがって、ラウンドトリップ効率は、実際には、リチウムイオン電池のエネルギー貯蔵の成功に重要な役割を果たす電力保持の正味の比率であることがわかります。

エネルギーが緩すぎた場合、つまり往復効率が非常に低い場合、エネルギー貯蔵装置の可能性が失われすぎます。今日、電池の効率を高めるために、リチウムイオン電池の技術的かつ革新的な改善が進んでいます。

リチウムイオン電池の往復効率を改善する方法

ラウンドトリオの効率は、バッテリーの性能に依存します。同様に、バッテリーの性能に影響を与えるいくつかの要因があります。バッテリーの性能が高い場合、往復効率は高くなります。リチウムイオン電池には、電池の性能を大幅に向上させる技術があります。したがって、これにより、約95％の高い往復効率を持つリチウムイオン電池が実現しました。

往復の効率を改善する方法のいくつかを次に示します。

動作温度を下げる–動作温度が高いと、リチウムイオン電池の性能に大きな影響を与える可能性があります。性能に大きな影響を与えると、往復の効率が低下します。動作温度を下げるには、より良いセル設計とバッテリーのエンジニアリングが必要です。また、これには高性能の電解質と電極材料の使用が必要です。高温は、追加のストレスのためにバッテリーの急速な劣化を引き起こす可能性があります。

充電–バッテリーセルの内部抵抗により、バッテリーが熱でエネルギーを失う原因となるため、高充電電流を使用していないことを確認することは常に賢明です。これにより、往復効率が低下し、熱暴走の可能性が高まります。さらに、熱の増加は、容量の損失を加速する望ましくない不可逆的な副反応につながります。リチウムイオン電池は内部抵抗が低いため感度が低くなりますが、過充電電流によりアノードのリチウムめっきが発生し、リチウムイオンを十分に迅速に挿入できなくなります。これは、バッテリーが過充電されたときに発生するのと同じことです。これにより、すでにリチウムイオンで満たされたアノードは、それ以上のイオンを受け入れることができず、代わりに電極の表面に堆積します。内部抵抗の増加と容量損失の原因となるだけでなく、リチウムメッキはデンドライトの成長を引き起こし、電極間に短絡を引き起こす可能性があります。

放電–リチウムイオン電池は完全にまたは過放電してはいけません。それらが過放電されると、カソードはそれ以上のリチウムイオンを受け入れることができなくなり、金属リチウムめっきが発生し、不可逆的な容量損失が発生します。容量の損失は、往復効率の低下を意味します。さらに、電圧がバッテリーの最小しきい値を下回ると、電極が電解液に溶解し、その後、バッテリーが再充電されると、電極間で短絡が発生する可能性があります。より高い放電率は、リチウムイオン電池の総容量に大きく影響します。これはまた、熱損失とセル温度の上昇により、バッテリーの往復効率が大幅に低下し、不要な副反応が増加し、容量の低下率が増加します。したがって、リチウムイオン電池の効率を向上させたい場合は、過放電しないことが最善です。

リチウムイオン電池の往復効率の利点

リチウムイオン電池は往復効率が高い。高効率には、リチウムイオン電池の用途にいくつかの利点があります。

・高いエネルギーと電力密度–リチウムイオン電池は、エネルギーと電力密度が高いため、鉛蓄電池よりも好まれることがよくあります。往復効率の高いバッテリーは、より多くのエネルギーを保持し、より多くの電力を提供します。

・より長い時間より多くの電力–高い往復効率は、リチウムイオン電池がより長い時間より多くの電力を提供できることを意味します。これにより、一貫性のない電源によって引き起こされるすべての不便が解消されます。

・バッテリーの寿命–リチウムイオンバッテリーは、鉛蓄電池と同様に、時間とサイクル数とともに経年変化します。最適な性能を発揮するリチウムイオン電池は、約5,000サイクルを保証します。

・良好な動作温度–リチウムイオン電池は、電池内のセルへの不可逆的な損傷や熱損失を回避するために、適切な温度範囲で動作する必要があります。

結論

リチウムイオン電池の往復効率は、充電後の電池のエネルギー保持を測定します。リチウムイオン電池の往復効率は約95％と高い。この効率は、バッテリーのエネルギー貯蔵技術の成功にとって重要です。