リチウムイオン電池のリスク&ハザード回避と安全性試験規格

これまでのセミナーにおいて、この種のテーマは、“リチウムイオン電池の安全性と試験規格”の様な、順序立てた内容で扱われる。確かに、国内外に多くのリチウムイオン電池の安全性規格があり、試験をクリアしていれば、電池の発火事故 (ハザード) などは起こらない筈ではある。とは言え、1991年のリチウムイオン電池の創生から今日まで、多種多様な事故、発火/破裂/漏液..は延々と続いている。今回のテーマの取り上げ方は“非安全へ至るメカニズム”に可能な限り迫り、その中でリスク (危険性) とハザード (危害) を回避して、安全性を確保する策を探ろうと言う内容である。 　最近の高性能な正極材と負極材で、優れた特性、比容量 (Wh/kg、Wh/L) の高いリチウムイオン電池を設計・製作することが可能になった。一方でその電池が数千サイクルの充放電で性能と安全性を維持可能か、EVなどの過酷な使用環境で安全性を維持出来るかは、かなりの確率で不安定要素=リスクを抱えたままで進まざるを得ない。 　本セミナーでは、可能な限り、目前の危険な状況を捉えて原因を考え、リチウムイオン電池の材料、設計と製造に戻って、リスクの低減とハザードの回避が出来ないかをも考えてみたい。電池の原材、部材と電池メーカーにとって、上記の様な視点に立って開発を進めてゆくことが、単にデッド・コピーの技術との差別化につながる策であろう。 　今回のスタイルは、安全性試験の規格と試験方法を説明するのではなく、0.～11.項の現象を捉えて、それらを解決して、安全性レベルをアップしてゆく方法である。言うは易く…であるが、安全性試験を見てからの、試行錯誤では問題解決はない。
12.～15.は安全性規格と試験方法の一覧である。これを順に説明することは避けて、安全性試験とはどの様な状況を再現し、リスクとハザードに対処しているかを考えてみたい。多くの安全性規格で、概ね3年程度で改定が見られるので、ここではその一部を紹介する。

• 0. リチウムイオン電池 (セル) の電気化学と電極構成 (基礎事項追加)

1. 電池の髙性能化と限界 比容量 (Wh/kg、Wh/L) と比出力Wh/kg
2. 世界のzEVの状況 (1) 生産台数と電池総GWh数
3. 世界のzEVの状況 (2) 200万台レベルと発火事故の再燃 ～2019
4. EVの急速充電システム (1) 充電時間と充電速度
5. EVの急速充電システム (2) 100kWh級大型EV
6. 電池のガス膨張、発火と破裂 (1) セル (単電池) レベル
7. 電池のガス膨張、発火と破裂 (2) EVシステムと安全性試験
   (規格は13.)
8. 予防安全の考え方 (1) 電解液漏れセンサー
9. 予防安全の考え方 (2) 水素センサー
10. 危険性の原因、電解液とセパレータからの離脱 (1) 電解液の限界
11. 危険性の原因、電解液とセパレータからの離脱 (2) 全固体電池
12. リチウムイオン電池の安全性と要求事項
    • 対象;セル・モジュールとシステム
    • 結果;発火/破裂/漏液
    • JISと電気用品安全法
13. EV用電池システムの安全性規格とその対応
    • UNECE_R100
    • UL2580
    • GB/T中国 他
14. 電池の航空輸送 (1) UN輸送安全勧告と国内法
15. 電池の航空輸送 (2) 航空実務の実態と対応
16. まとめ 試験の過酷度 試験結果への対応策