著者：LaTanya Schwalb
メーカーやOEMが安全性、性能、サステナビリティを推進するための4つのベストプラクティス
過去5年間で、電気自動車(EV)の販売数は急激に伸び、世界中の電力網におけるエネルギー貯蔵容量も大幅に増加しています。これらのトレンドの中心にあるのがバッテリーです。電気自動車とエネルギー貯蔵システムで使用されるバッテリーは共通の特性を持ち、メーカーが両方の製品を生産するケースが多くみられます。2030年までバッテリーの普及が急速に進み、国際エネルギー機関(IEA)の予測では、主要な気候変動目標(1,200 GWを必要とする)を達成するには、世界のエネルギー貯蔵容量を6倍に拡大する必要があると見越しています。1
エネルギー貯蔵システムの急速な商用化に伴う複雑さ
バッテリー技術の商用化と拡大が進むにつれて、バッテリーの化学物質から用途に至るまで、様々な課題が浮上しています。
安全性
バッテリーシステムは、不適切な取り扱い、製造時の欠陥、動作上の不具合などにより、火災や爆発を引き起こす恐れがあります。これは、製造環境だけでなく、エンドユーザーや消防隊員などにも重大なリスクをもたらします。
環境への影響
バッテリー製造による環境への影響を最小限に抑えるには、責任ある設計、調達、製造、廃棄・リサイクル管理が必要になります。
性能
バッテリーはさまざまな環境や用途において、多様なバッテリー設計、性能指標、条件に晒されます。そのため、潜在的な問題を適切に評価するには、多くの場合、システム、パック、セルを複数の手法で検査することが必要になります。
変化し続ける規格への準拠
バッテリーシステムが安全性、環境、性能上の要件を満たし市場に受け入れられるためには、変化し続ける規制やコンプライアンスの枠組みに常に対応することが不可欠です。これらの枠組みは、基盤となるテクノロジーの進化に応じて展開することが多く、メーカーの対応をますます複雑なものにしています。
上記の様なバッテリーに関する懸念は、実社会に影響をもたらしています。韓国の工場におけるバッテリー火災2や、ニューヨーク市での電動自転車のような最終製品から出火した火災3 などの、最近の事故では、数十人の死者及び多数の負傷者が出ています。
バッテリーのイノベーションを進める企業が安全性と性能を高め、サステナビリティを実現するには
ここではメーカーとOEMがバッテリーエネルギー貯蔵システムの製造環境を拡大する上で、安全性と性能を向上させサステナビリティをサポートするための重要な検討事項をご紹介します。
安全試験
メーカーは、認定された第三者機関と積極的に連携して、製品の試験・認証を行うことで、より安全なバッテリーシステムを市場に投入できます。試験における主なパラメーターは次のとおりです。
- 熱暴走試験：バッテリーセルの過熱や、他のセルへの熱伝播、火災や爆発を引き起こす可能性のある条件下で試験を行います。
- 短絡試験：内部および外部の短絡に対するバッテリーの反応について試験し、他の安全上の危険を防ぎます。
- 過充放電保護：バッテリーが故障せずに過充電または過放電に対処する能力を評価するための試験です。
性能試験
性能試験の対象となる多様な特性や条件を効果的に評価するために、多くのメーカーは認定された第三者機関と連携して、次のような性能試験を実施しています。
- サイクル寿命試験：バッテリーの容量が使用可能な閾値を下回るまでに、何回の充放電サイクルを実行できるかを試験します。
- 容量およびエネルギー密度試験：バッテリーが保持できる総充電量と、単位重量または体積あたりのエネルギーを試験・測定します。
- 電力密度試験：バッテリーの電力供給速度を試験します。
徹底した品質管理
大手バッテリーメーカーは、インライン検査から最終検査まで、品質管理システムおよび手順の継続的な改善を目指しています。これは、技術の進化に応じて、性能と安全性に関する規制、規格、認証が進化する場合には特に重要です。
環境やサステナビリティのためのプラクティス
メーカーはまた、ライフサイクルアセスメントの実施、データ透明性の向上、リサイクルや他の用途での安全な再利用が可能な製品の開発など、バッテリーの製造や運用が環境に与える影響の分析を優先することで、差別化を図ることができます。
変化するバッテリーの課題と機会に対応できるよう準備を整える
新たなハードルが次々に出現するバッテリー分野において、メーカーやOEMが優位性を保つためには、事前対応型のアプローチが有効です。たとえば、大型のバッテリーパックやシステムが市場に出回るようになれば、メーカーやOEMが想定するあらゆる用途での安全性や性能を適切に試験するために、新たな試験能力や専門施設が必要になります。
UL Solutionsでは、お客様が特定の規格に基づいた製品の評価・試験を行うお手伝いをしています。また、業界のワーキンググループに参加し、技術の進化に対応した新しい規格や認証要件の策定に関する最新情報を収集し、情報提供できるよう支援しています。弊社は、ミシガン州オーバーンヒルズに新設されたバッテリー試験施設のような、新たなサービスを常に開発しています。市場の変化に対応するこれらのサービスは、お客様が変化する業界の状況に対応し、実証済みの性能を備えた安全な製品を市場に提供し続けられるようにすることを目指しています。
出典
1 Rapid expansion of batteries will be crucial to meet climate and energy security goals set at COP28（COP28で設定された気候変動とエネルギー安全保障の目標を達成するには、バッテリーの急速な拡大が不可欠）、IEAニュース、https://www.iea.org/news/rapid-expansion-of-batteries-will-be-crucial-to-meet-climate-and-energy-security-goals-set-at-cop28
2 Fatal South Korea Factory Fire Highlights Need for Better Battery Regulation（韓国の工場火災で致命的な事故、バッテリー規制強化の必要性が浮き彫りに）、NFPA、https://www.nfpa.org/news-blogs-and-articles/blogs/2024/06/24/south-korea-battery-factory-fire-highlights-need-for-better-battery-regulation
3 Mayor Adams Takes New Actions to Prevent Deadly Lithium-Ion Battery Fires, Promote Safe E-Bike Charging and Usage（アダムス市長、人命にかかわるリチウムイオン電池の火災を防ぎ、安全な電動自転車の充電と使用を促進するための新たな対策を講じる）、NYC.Gov、https://www.nyc.gov/office-of-the-mayor/news/574-24/mayor-adams-takes-new-actions-prevent-deadly-lithium-ion-battery-fires-promote-safe-e-bike#/0
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