汚染:ロックダウンの効果と電池電力貯蔵ソリューション

汚染:ロックダウンの効果と電池電力貯蔵ソリューション

汚染:ロックダウンの効果と電池電力貯蔵ソリューション
COVID-19のパンデミックにより、かなりの数の都市がロックダウンされ、汚染活動が減少しました。エネルギーセクターを脱炭素化するために過去10年間で、数多くの再生可能エネルギー源(RES)が採用されたことで、ますます多くのエネルギー貯蔵デバイスがRESと併用されるようになっています。
IDTechExの市場調査レポート『定置型エネルギー貯蔵向けバッテリー:2019-2029年』 で取り上げているように、リチウムイオン電池は現在、エネルギー貯蔵セクターで優位に立っていますが、レドックスフロー電池などのその他技術も、エネルギー貯蔵市場でのシェアを徐々に獲得しています。詳細は、IDTechExの調査レポート『レドックスフロー電池 2020-2030:予測、課題、ビジネスチャンス』で取り上げています。
 
Copernicus Sentinel-5P satellite reveal the decline of air pollution, specifically nitrogen dioxide emissions over Po valley in the north of Italy.
 
リチウムイオン電池(LIB)は、1991年に市場に導入されて以来、エネルギー貯蔵セクターから自動車、スマートフォン、タブレットなどのパワーエレクトロニクスに至るまで、幅広い用途で採用されてきました。
 
LIBの大きな利点として、他のバッテリーテクノロジーと比べ、質量エネルギー密度と容積エネルギー密度が高いことが挙げられます。エネルギー容量の大きさは、リチウムイオンのロッキングチェア原理によるものです。この充電池は、通常炭素材料でできている負極(アノード)にリチウムイオンを蓄えます。バッテリーの放電中、アノード材料が外部電気回路に「n」個の電子を放出すると同時に、「n」個のリチウムイオンが代わりに電解質に放出されます。同時に、カソード電極が「n」個のリチウムイオンと共に「n」個の電子を取り込みます。放電の過程で、負極と正極の反応が逆になります。
 
低コスト材料を採用してコストを削減するとともに、このテクノロジーのパフォーマンスと安全性を向上させるには、この単純な作用メカニズムに加え、絶え間ない研究が必要です。
 
最初のうちはコバルトベースのカソード材料が使用されていましたが、そのコストの高さにより、アルミニウム、ニッケル、シリコンなどの低コスト材料の採用が求められました。低コスト材料を採用することでバッテリー自体のコストが影響を受けますが、リチウムイオン電池が持つ大きな市場は、国全体の経済状況に強く影響を及ぼします。リチウムイオン電池の原材料の完全な分析やコスト分析と2020-2030年の需要予測は、IDTechExの市場調査レポート 『リチウムイオン・バッテリーのサプライチェーン 2020-2030年』で紹介しています。
 
より安価でより高性能な材料の研究が続いていることに加え、電極、熱管理システム、バッテリー管理システムからなるリチウムイオン電池の複雑なシステムは、常に改良され続けています。IDTechExの市場調査レポート『リチウムイオン・バッテリー 2020年-2030年』では 電極のコンポーネントから、バッテリー管理システム(BMS)、セルの設計、バッテリー製造方法に至るまで、リチウムイオン電池をあらゆる側面から分析しています。さらに、その用途や、セカンドライフバッテリーについても説明しています。まとめてとして、価格予測とコスト分析を提示しています。
 
LIBのパフォーマンス向上に向けた取り組み以外に、この技術は、世界中で多くのバッテリーが発火事故を起こしたことでも明らかなように、依然として深刻な安全性の問題を抱えています。使用されている有機電解質の高揮発性により、バッテリー電池が高温になるとケース内で発火する可能性があります。このため、バッテリーの熱管理は、バッテリーシステムの中で極めて重要な部分となっています。自動車用途のように、バッテリーのパフォーマンスが非常に重視される用途においては、熱管理は特に重要です。このトピックスについて、IDTechExの市場調査レポート 『電気自動車用の熱管理 2020-2030年』で、電池の熱管理に関連するあらゆる側面と材料について説明しています。
 
この安全性の問題や、デバイスのサイクル寿命を制限している、サイクルを重ねるごとのバッテリーの劣化のせいで、リチウムイオン電池は定置型エネルギーにとって最適なソリューションではありません。代わりに、レドックスフロー電池(RFB)と呼ばれる別のタイプのバッテリーが、エネルギー貯蔵シナリオに現在登場しており、定置型貯蔵用途に対しより優れた機能を提示しています。RFBは、長寿命(最大30,000サイクル)、リサイクルしやすい安全な材料、エネルギーと電力容量の分離を特徴としています。これらの特性により、RFBは定置型エネルギー貯蔵用途にとって理想的な候補となっています。
 
『レドックスフロー電池 2020-2030:予測、課題、ビジネスチャンス』で述べているように、フロー電池については、バナジウムフロー電池の商用化が最も進んでおり、定置型エネルギー貯蔵市場でのシェアを徐々に獲得しています。
 
バナジウムレドックスフロー電池(VRFB)は、最も商業化が進んでいるタイプのRFBです。VRFB以外に、亜鉛・臭素フロー電池や全鉄フロー電池など、他のタイプのフロー電池が現在商業化されつつあります。なお、水素・臭素フロー電池や有機レドックスフロー電池のような他の技術は、まだ初期段階にあります。
 
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