地域の気温で蓄電池の寿命は変わる？｜米国の国立研究所の研究で見る、温度と劣化

北海道と沖縄では、冬の寒さも夏の暑さも大きく違います。同じ蓄電池でも、住んでいる地域や置き場所の温度で、長もちの度合いは変わるのでしょうか。

「電池は暑さに弱い」とはよく言われます。米国の国立再生可能エネルギー研究所（NREL）の研究を読むと、もう一つの面も見えてきます。

同じ使い方で、温度だけを変えた計算

NRELの研究チームは、市販のリチウムイオン電池のセル（三元系）を、0℃から55℃までの9つの条件でくり返し充電・放電して劣化を測り、寿命を予測するモデルを作りました。そのモデルで、太陽光の電気をためて家で使う「自家消費」の使い方を計算しています。

Smith ほか「Life Prediction Model for Grid-Connected Li-ion Battery Energy Storage System」（NREL、2017年）によります。一年中28℃の計算は、放電の深さが最大74%で、毎日くり返した場合です。温度を管理した場合の7.0年は放電の深さ74%、10年は54%です。

論文は、季節で温度が変わる計算について「The cold temperatures impose additional degradation compared to the constant 28oC ambient temperature.」（寒さが、一定の28℃に比べて劣化を増やす）と書いています。容量が基準を下回るのも冬の季節だったとしています。

この数字の読み方

• 使ったのは、ある1つの型の電池セル（容量75Ahの三元系）です。家庭用の製品は、たくさんのセルを組み合わせ、温度や充電の範囲を機械が制御しています
• 「4.9年」「7.3年」は、容量が70%になるまでの年数で、使えなくなる年ではありません
• 論文の結論は、この使い方では「7〜10年の寿命が見込まれる」という幅でした。製品の保証年数とは別の話です
• 電池の種類によって、温度への強さは違います。リン酸鉄リチウムは、別の研究で温度が高いほど劣化が速くなる結果でした（電池の種類と寿命の記事）

この研究から言えるのは、暑さだけでなく、冬の冷え込みも劣化に効くこと、そして電池の温度を一定の範囲に保つ仕組みが寿命を左右することです。

日よけだけでも違いが出た研究

NRELは別の研究で、地域の電力網に置く蓄電池の箱を、フェニックス（暑く日差しが強い）・ロサンゼルス・ミネアポリス（寒い）の3都市の気候で比べています。

Neubauer ほか「Analyzing the Effects of Climate and Thermal Configuration on Community Energy Storage Systems」（NREL、2013年）によります。家庭用ではなく、約22kWhの地域用の蓄電池（NCA系）の計算です。

家庭用の蓄電池でも、メーカーの施工説明書には、直射日光の当たる場所を避けるよう書かれているものがあります（置き場所の条件の記事）。

見積もりのときに確かめること

• 置き場所に、夏の午後の日差し（西日）が当たらないか。北側や建物の陰に置けるか
• 冬の最低気温が、機種の使える温度の範囲に入っているか（寒い地域の蓄電池の記事）
• 機種に、電池を温めたり冷やしたりする仕組みがあるか。低温や高温のときに充電・放電を止める（または弱める）設定があるか
• 屋内に置ける機種か。置くなら、その部屋の夏と冬の温度はどうか
• 容量の保証が「何年で何%」か（蓄電池の寿命の記事）