LFPバッテリーは100%充電で劣化する…ある研究で判明
新しい研究では、一般的なLFP バッテリー（リン酸鉄 リチウムイオンバッテリー）の充電に関する考え方に反して、100%まで頻繁に充電するとセルが損傷する可能性があると指摘しています。しかし、そこに一ひねりがあるようです。
概要
- リン酸鉄(LFP)リチウムイオンバッテリーは、従来のニッケルベースの化学物質よりも安価で安定しています。
- テスラが資金提供している研究所の新しい研究では、LFPバッテリーは完全に充電すると劣化が早まることが分かりました。
- 充電状態が高い状態で繰り返し充電すると、パック内の負の反応が増加するようです。
定期的な100％充電を推奨
リン酸鉄リチウムイオン（LFP）バッテリーを搭載した電気自動車は、世界中で人気が高まっています。従来のニッケル・マンガン・コバルト(NMC)バッテリーと比較すると、LFPバッテリーパックは製造コストが安く、発火リスクも低く、寿命も長いという利点があります。しかし、エネルギー密度が低いため、自動車メーカーは通常、テスラモデル3 RWD、ベースモデルのフォードマスタングマッハE、デュアルスタンダードの第2世代リヴィアンR1SなどのエントリーレベルモデルにLFPバッテリーを使用しています。
各自動車メーカーは、車両のLFPバッテリーを定期的に100%まで充電するのが最善であると述べています。テスラの場合は少なくとも週に1回、フォードの場合は月に1回です。これにより、パックのキャリブレーションが助けられ、運転するたびにメーターパネルでより正確な航続距離の読み取りが可能になります。また、 バッテリーの健康状態を維持し、性能低下を防ぐためにも、この作業を行うことを推奨しています。
平均SOCと容量低下率の間に相関関係
これは、テスラのロングレンジモデルのようなほとんどのEVに搭載されているNMC バッテリーパック（ニッケル・マンガン・コバルト：三元系）では全く逆で、メーカーは1日の充電量を80~90%に抑えるよう推奨しています。 100%まで充電すると、バッテリーパックのエネルギー保持容量が徐々に低下するとされています。 これは主に、バッテリーの寿命が熱と電圧に悪影響を受けるためで、充電量が多いほど、パック内の電圧と熱が高まり、劣化が加速するのです。
しかし、先週『エレクトロケミカル・ソサエティ・ジャーナル』誌に掲載された新しい研究結果は、自動車メーカーがこれまで述べてきたLFP充電パターンに関する内容に反するものです。この研究では、充電率が高い状態で繰り返し充電サイクルを行うと、LFPセルが時間の経過とともに損傷を受ける可能性があると述べています。この研究では、この現象が最も詳細なレベルでどのように起こるのかを特定しています。ただ、この内容をわかりやすく説明してくれたユーチューバーのジェイソン・フェンスケ氏に感謝したいと思います。
研究者は、LFP バッテリーをフル充電状態に保つと、高電圧と熱によりバッテリーパック内に有害な化合物が生成されることを発見しました。パックを頻繁に充放電すると、つまりパックを完全に放電してから完全に充電すると、これらの有害な化合物が負極に蓄積し、リチウムが消費されて劣化が起こります。
「SOC（充電率）が高いと電圧も高くなり、電解液内で繰り返される負の反応が加速し、リチウム在庫が消費されるのです。」
長期間EVを運転しない場合は、バッテリーを低い充電状態に保つことで、電圧の低下が長期的に有害ではないため、問題を回避することができます。
「充電率が75~100%の満充電に近い状態での充放電は、LFP/グラファイト電池にとって有害です。私たちの研究結果では、バッテリー稼働時の平均SOCと容量低下率の間に相関関係があることが示されています。つまり、平均SOCが低いほど、寿命が長くなるということです。したがって、高充電状態でサイクルを行う時間は最小限に抑えることが重要です。」
この研究の著者の一人であるジェフ・ダーン博士は、テスラから資金提供を受けているジェフ・ダーン研究グループを運営する受賞歴のあるバッテリー研究者です。ダーン氏の研究室はテスラのあまり知られていない武器のひとつです。この研究室は、NMC化学をマスターする上でテスラに貢献しました。 エレクトリック・オートノミー・カナダは昨年、カナダのダルハウジー大学にあるテスラが資金提供している研究室を視察しました。 その記事では、テスラとこのダーン研究グループの関係を「陰と陽のダイナミック」と表現しています。 ひとつは、常に飢え、動きの速いビジネス。、もうひとつは、動きの遅い、勤勉な学術研究室です。
それでも、いくつかの欠点があります。この研究では、0~25%での充電サイクルが バッテリー寿命を延ばすとしています。これは、特に自宅やオフィスに 充電器がなく、公共の充電設備に頼っている場合、日常的なユーザーにとって利便性の面で困難を伴うように思われます。この研究はバッテリー寿命のみに焦点を当てており、全体的に最適な充電方法については言及していません。特定の使用事例、利便性、充電時間など、より幅広いEV購入者にとって何が最善であるかについては言及されていません。そのため、自動車メーカーの推奨規則に従うことをお勧めします。
長距離ドライブ、停電時のV2H(ビークル・トゥ・ホーム)充電、航続距離の低下が加速する冬場、または単に安心感を得るためなど、ほとんどの場合、満充電が有益です。さらに、充電のやり方が悪くても、最新のバッテリーは数十万マイルは持ちます。それが、各メーカーが長期間の保証を提供している理由のひとつです。この研究が重要でないというわけではありませんが、この研究は、まだ比較的新しい技術であるバッテリーについて、そのさまざまな側面を明らかにするという重要な役割を果たしているからです。
何よりも、著者は充電習慣を変えることを推奨していません。
「バッテリーセルを低 SoC 範囲のみでサイクルさせるのはどれほど実用的 でしょうか? 有用な容量と容量保持の間には明らかにトレードオフがあります。 LFP セルを 0%~25% の SoC の間でサイクルさせることを推奨するのは現実的ではありません。 なぜなら、それは容量の無駄遣いだからです。」 ソース:LFPバッテリーは100%充電で劣化する…ある研究で判明 (lowcarb.style)
