リン酸鉄リチウムとリチウムイオン電池の比較

近年、バッテリー業界の進歩はかなりの変化を遂げている。その結果、優れたハイテク機器が手頃な価格で手に入るようになった。リン酸鉄リチウム（LFB）バッテリーはその最新版だ。LFPバッテリーの価格も手ごろになった。その上、効率も向上している。世界の一部では、この電池はリチウムイオン電池を上回っている。メーカー各社は、オフグリッド・ソーラーシステムや電気自動車に採用し始めている。リチウムイオンバッテリーはついに価値あるライバルを手に入れたのだ。

両バッテリーの違いを見て、どちらが優れているかを見てみよう。

LFPバッテリーはリチウムイオンバッテリーとどう違うのですか？

どちらのタイプのバッテリーも充電式で、リチウムイオンを使って電気エネルギーを放出する。両バッテリーの仕組みも多くの点で似ている。しかし、両者には一定の違いがある。エネルギー密度、重量、コスト、性能などだ。

いくつか見てみよう：

エネルギー密度

エネルギー密度に関しては、リチウムイオン電池は他のどの電池よりも優れている。つまり、他のバッテリーに比べてより多くのエネルギーを蓄えることができる。これが、メーカーがより軽量なEVにリチウムイオン電池を採用する理由だ。しかし、LFP電池の場合は違う。リモコンのような重い機器にも使われている。

パフォーマンス

どちらのバッテリーも、EVやその他の機器では十分な性能を発揮する。しかし、特定の用途に使用するのであれば、その設計と化学的性質がより重要になる。 

コスト

LFP電池の製造コストはリチウムイオン電池よりも低い。つまり、前者の方が安価なのだ。しかし、エネルギー密度も低い。だから、EVに電力を供給するには、より多くのLFP電池が必要になる。しかし、リチウムイオン電池の場合は違う。したがって、コスト的なメリットはリチウムイオン電池の方が大きい。

安全性

リチウムイオン電池には液体の電解質が含まれている。そのため、液漏れの可能性も高い。そのため、安全とは考えられていない。一方、LFPバッテリーは過熱による問題がないため、安全性が高い。

構成

LFPバッテリーはリチウムイオンバッテリーのサブタイプで、ユニークな化学反応を利用して利点を高めている。そのため、バックアップ電源ソリューションやオフグリッドシステムで人気がある。LFPの正極はリン酸鉄リチウムで構成されている。同時に負極は炭素で構成されている。正極の酸素、リン酸、鉄原子は共有結合を作る。そのため、過熱や熱暴走の可能性は低い。LFPはリチウムイオン電池よりも安定している。

リチウムイオン電池は様々な化学組成からなる。マンガン酸リチウムやコバルト酸リチウムの酸化物などだ。そのほか、リン酸鉄リチウムもリストに加わっている。また、これらの電池には負極、正極、電解液がある。両電池の化学的性質は正極で異なる。充電と放電はどちらも同じように機能する。リチウムイオンが正極から負極に移動するとき、電子は反対方向に移動する。

重量

電池の重量とエネルギー密度は隣り合わせである。LFPバッテリーはリチウムイオンバッテリーよりも重量がある。しかし、重量が軽いものもある。NCAやNCMのようにエネルギー密度が高いリチウムイオン電池もある。しかし、これらの電池はもうソーラー・アプリケーションには理想的ではありません。むしろ、自家発電用途はリン酸鉄リチウム電池のような技術に切り替わっている。リン酸鉄リチウム電池の重量は10～12kgしかない。そのため、家の中に簡単に持ち運ぶことができる。

温度範囲

LFPバッテリーは動作温度範囲が広い。最低-4°Fから最高140°Fまで動作可能だ。一方、リチウムイオン電池の温度範囲は狭い。つまり、極端な気象条件下では、気候管理された場所で保管する必要があります。LFPバッテリーはガレージや自宅など、どこにでも保管できます。効率の低下を心配する必要はない。

寿命

多くのリチウムイオンバッテリーの充電サイクルはせいぜい1000回。それを過ぎると、性能は低下し始める。しかし、LFPバッテリーの場合は違う。LFPバッテリーは数千回の充電サイクルを繰り返すことができる。例えば、容量が50%に低下するまでに6000回の充電サイクルを持つLFPバッテリーもある。つまり、LFPバッテリーは信頼できる寿命を持っているということだ。だからといって、その後バッテリーが機能しなくなるわけではありません。むしろ、まだ何年も使えるのです。

両バッテリーの違いははっきりしている。しかし、ニーズに応じて決めるのはあなた次第だ。

リサイクル可能なバッテリーはどれ？

リチウムイオン電池もリン酸鉄リチウム電池もリサイクル可能である。しかし、その組成によってリサイクルのプロセスは異なる。LFP電池はリチウムイオン電池に比べてリサイクルが容易である。なぜなら、LFP電池の正極はリン酸鉄でできているからだ。この材料は有害ではないので、物事が簡単になる。その上、LFP電池には有毒金属や重金属も含まれていない。その結果、取り扱いが簡単だ。したがって、リサイクルも簡単である。

それに比べ、リチウムイオン電池は正極に有害で重い物質を含んでいる。そのため、リサイクルはより難しい。また、リチウムイオン電池は正極、負極、電解液で構成されている。そのため、まず電池をさまざまな部品に分解しなければならない。その後、3つの部品をすべて分離しなければならない。そのため、プロセス全体がより複雑になる。結局のところ、どちらのタイプのバッテリーもリサイクルすることは可能だ。しかし、両方のプロセスの複雑さは異なります。

リチウムイオンバッテリーにもLFPにも共通点がある。しかし、何が適しているかを決めるのはその違いだ。化学、組成、コスト、重量の違いは大きい。その結果、選択はあなたのニーズ次第となる。

結論

最近、バッテリーバンクへの投資は大きな問題だ。しかし、何のために必要なのかを決めなければならない。オフグリッドシステム用なら、LFPバッテリーが良い選択だ。その理由のひとつは、安全機能が追加されていることだ。過熱や熱暴走のリスクもない。また、LFPバッテリーは寿命が長いため、投資に見合う価値があります。しかし、リチウムイオンバッテリーにも利点はあります。結局のところ、あなたはすべての要因を考慮し、あなたに最も適したものを決定する必要があります。