リチウム電池の寿命はどのくらいですか?寿命、周期、お手入れについての説明

十数人のエンジニアにリチウム電池の寿命を尋ねると、十数の答えが集まり、そのほとんどが正解です。実際の数値は、セル内に封入されている化学物質、バッテリーの放電の深さ、バッテリーの動作温度、周囲の電子機器がどの程度インテリジェントに管理されているかによって異なります。コンテナ化されたバッテリーエネルギー貯蔵システムのメーカーとして、私たちはほぼ毎週この質問に答えています。そのため、ここでは正直にフィールドテストされたバージョンを示します。

簡単に言うと、適切に製造されたリチウム バッテリーは、約 8 ～ 15 年間、つまりフル充電サイクルで約 1,500 ～ 6,000 回持続し、その後、使用可能な容量が新品時の約 70 ～ 80% に低下します。この文以降はすべて詳細ですが、プロジェクトが 5 年間有効に保存できるか、20 年間有効かは詳細によって決まります。

「バッテリー寿命」の本当の意味

リチウム電池は、警告なしに故障することはほとんどありません。それらは消えていきますが、業界ではその消え方を 3 つの異なる時計で説明していますが、これらは混同しやすいものです。

• サイクル寿命: 容量が定義されたしきい値まで低下する前にセルが完了する完全な充電と放電のサイクル数。通常、電気自動車の場合は 80 パーセント、定置式蓄電器の場合は 70 パーセントです。
• カレンダーの寿命: 軽い使用で細胞が何年生存できるか。アイドル状態にしておくとバッテリーは消耗します。そのため、めったに使用しないパックでも、使用中のパックとほぼ同じくらい早く容量が失われる可能性があります。
• 耐用年数: 所有者にとって重要な数字、つまり、バッテリーが特定の用途、気候、デューティサイクルで有用な仕事を提供できる年数です。

覚えておく価値がある点が 1 つあります。サイクルは単一のプラグイン イベントではありません。 1 サイクルは容量スループットの 100 パーセントに相当するため、100 パーセントから 50 パーセントまでの 2 回の放電を合計すると 1 つの完全なサイクルになります。これが、部分充電がバッテリーに優しい理由であり、適切に管理されたストレージ システムが銘板に示されているよりもはるかに多くの有用なサイクルを蓄積する理由です。

化学的性質による一般的なリチウム電池の寿命

商用ストレージで最も一般的な 3 つの化学反応はまったく異なる動作をし、それらのいずれかを選択することは、実際には、資産をどのくらいの期間動作させるかを決定することになります。

定置型プロジェクトの場合、LFP がデフォルトになっているのは単純な理由です。LFP は毎日のディープ サイクリングに耐え、熱に対してより寛容で、初期価格が最低ではない場合でも、寿命全体でのキロワット時あたりのコストが低くなります。

実際にバッテリー寿命を短縮または延長するものは何ですか

化学が上限を設定します。 5 つの動作要因により、実際のバッテリーがその範囲内のどこに収まるかが決まります。

• 放電の深さ: パックを定期的に排出して空にすると、コストサイクルがかかりますが、排出を 80 パーセントまたは 90 パーセントに制限すると、さらに年数がかかる可能性があります。
• 温度: 熱はリチウム電池の最大の死因であり、25 °C を超えると 10 °C 上昇するごとに劣化が約 2 倍になります。寒冷気候では、利用可能な容量が永続的ではなく一時的に減少します。
• 充放電速度: 穏やかで安定した電流は、繰り返しの高出力バーストよりも優しいです。
• 静止時の充電状態: 100% で保存されているセルは、50% 近くに保存されているセルよりも早く老化します。これは、何週間もアイドル状態にあるバックアップ システムにとって重要です。
• バッテリー管理の品質: 10 年パックと 6 年パックの違いは、セルのバランス、電圧制限、電流制限、および熱制御です。

実際のアプリケーションでのリチウム電池の寿命はどれくらいですか?

• スマートフォン: 2 ～ 4 年間の快適な使用、約 500 サイクル。
• ラップトップ: ランタイムが毎日の煩わしさになるまで 3 ～ 5 年かかります。
• 電気自動車: 8 年から 15 年、ほとんどのメーカーはパックを 8 年間または 160,000 km 保証します。
• 家庭用太陽電池： 10 年から 15 年、多くの場合、10 年目に容量が保証されます。
• コンテナ化されたエネルギー貯蔵: 勤続年数は 10 ～ 15 年で、7 年目から 10 年目あたりに能力増強が計画されることがよくあります。

当社独自のワークショップでは、すべてのバッテリー エネルギー貯蔵コンテナが完全なテスト済みユニットとして出荷されます。セル、モジュール、バッテリー管理、熱制御、消火器、開閉装置が認定済みのスチール製エンクロージャ内に統合されています。グリッドのサポートと再生可能エネルギーの統合では、設置面積、容量、輸送コストのバランスをとるため、20 フィートのバッテリー エネルギー貯蔵コンテナが一般的な出発点となります。

グリッドおよび再生可能エネルギー用の 20 フィートのバッテリー エネルギー貯蔵コンテナ 1. 20 フィートのバッテリー エネルギー貯蔵コンテナは、主に電力側とグリッド側で使用され、グリッド レベルのエネルギー貯蔵、大規模なマイクログリッド エネルギー貯蔵に適しています。 製品を見る→

コンテナ化ストレージの老朽化が遅い理由

バッテリーの耐久性は、バッテリーに巻かれているシステムの耐久性と同じです。適切に設計されたコンテナ内では、バッテリー管理システムが個々のセルのバランスを継続的に保ち、電圧と電流を保守的な範囲内に維持し、ストリング内の最も弱いセルがパック全体を引き下げるのを防ぎます。その後、サーマルシステムがサイクリングによって発生する熱を除去し、外気が 40 °C を超えてもセルをスイートスポット近くに保ちます。電子機器をさらに詳しく知りたい場合は、わかりやすい説明を書いています。 バッテリー管理テクノロジーがどのようにパフォーマンスと寿命を最適化するか .

液体冷却はそれをさらに一歩進めます。高容量セルを搭載した 32 フィートの水冷コンテナは、温度をラック全体に均一に分散させ、静かに容量を消費するセル間のドリフトを軽減します。これは、暑い気候、使用率の高いデューティ サイクル、および夏の午後の負荷がまったく許容できないプロジェクトに推奨される構成です。

3.72 MWh を備えた 32 フィートの大容量液冷バッテリー エネルギー貯蔵コンテナ 1. 32フィートのバッテリーエネルギー貯蔵コンテナは主に電力側とグリッド側で使用され、グリッドレベルのエネルギー貯蔵、大規模なマイクログリッドエネルギー貯蔵などに適しています。 製品を見る→

リチウム電池を長持ちさせる実用的な方法

1. 毎日のサイクリングでは充電状態を約 20 ～ 80 パーセントに保ち、真のピーク需要に備えて範囲の上限を確保します。
2. 日陰、換気、空調、または液体冷却によって温度を制御します。サイクル寿命における投資収益率。
3. 管理システムに保守的なカットオフ制限を適用させることで、不必要な深放電を回避します。
4. 電流がメーカーの連続定格内に収まるように、インバーターと充電器をパックに合わせてください。
5. 四半期ごとにパフォーマンス データを確認します。容量テストとセルレベルのログは、オペレータが実行時間の短縮に気づくずっと前にドリフトを明らかにします。
6. 更新された充電戦略により、ハードウェアを変更せずに耐用年数が延長されることが多いため、ファームウェアと制御ロジックを最新の状態に保ちます。

バッテリー寿命をプロジェクトの視野に合わせる

システムを指定する前に、資産がどれくらいの時間実行する必要があるかを決定します。 3 年後に解体された建設キャンプは、15 年以上の資金を投入したグリッド規模の施設とは異なる計算が必要です。長期プロジェクトの場合、より大きなラックと大容量セルにより、個々のセルが年間で実行するサイクル数が減少し、設備全体の暦寿命が長くなります。

容量 3.5 MWh の 40 フィートの大容量エネルギー貯蔵コンテナがその点をよく示しています。コンテナの数が少ないということは、熱経路とバランスポイントが少ないことを意味するため、メンテナンスの手間が減り、各セルの負担が軽減されます。これはまさに長期にわたるオペレーターが望んでいることです。

3~5MWhの40フィート大容量エネルギー貯蔵コンテナ 1. 40フィートのバッテリーエネルギー貯蔵コンテナは主に電力側とグリッド側で使用され、グリッドレベルのエネルギー貯蔵、大規模なマイクログリッドエネルギー貯蔵などに適しています。 製品を見る→

リチウム電池の寿命が近づいているという警告サイン

• 使用可能な容量は元の定格を大幅に下回っていますが、これは感触ではなく容量テストによって確認されています。
• 負荷が変わらない場合でも、暖かい天候ではランタイムが急激に低下します。
• 内部抵抗が上昇するため、パックの加熱が速くなり、充電が遅くなります。
• 管理システムは、増加するセルの不均衡またはディレーティング イベントをログに記録します。
• 膨張、溶剤の甘い匂い、または筐体の膨らみは安全信号であり、直ちに隔離する必要があります。

その時点でも、バッテリーが無価値になることはほとんどありません。厳しい負荷サイクルを終えたパックは、多くの場合、最終的なリサイクルの前に、より穏やかなセカンドライフの役割で何年も使用されます。

リチウム電池の寿命に関するよくある質問

リチウム電池は50パーセントの充電を維持すると長持ちしますか?

長期間使用されなかったバッテリーの場合は、そうです。中程度の充電状態では、カレンダーの劣化が遅くなります。そのため、保存方法では通常、パックを保存する際に約 50 パーセントが推奨されています。

デバイスを接続したままにするとバッテリーが損傷しますか?

最近のデバイスはフル充電を停止し、必要に応じて充電するため、損傷は限定的です。実際のストレスは、セルを数か月間高電圧に保つことです。そのため、一部のシステムでは充電の上限を 80% に設定しています。

保管コンテナにはどのくらいの頻度で新しい電池が必要ですか?

ほとんどのコンテナ化システムは 10 ～ 15 年の期間を目安に設計されており、その期間の途中で容量が増強されます。慎重な熱設計と保守的な充電ウィンドウにより、その見積もりは楽観的な側に保たれます。

計画すべき数字は単純です。適切に製造されたリチウム バッテリーの場合は 8 ～ 15 年、化学反応、熱制御、管理戦略を価格と同じくらい慎重に選択した場合は 15 年近くになります。プロジェクトはそれぞれ異なるため、負荷プロファイル、気候、予想されるサービス期間についての会話から有益な答えが得られます。電力供給に必要なものをお知らせください。10 年後もまだ余裕のあるシステムのサイジングをお手伝いします。