業界は、バッテリーが再利用、修理、リサイクルされる循環バリューチェーンを促進することで、GHG 排出量を削減できる可能性があります。ただし、これには業界を超えた大規模な取り組みと調整が必要です。

経済的障壁

歴史的な価格のピークと変動、国の規制、建設資材の不足により、工場の建設が大幅に遅れる可能性があります。

調和のとれた製造基準、地元の雇用と包括的な対話を重視することで、これらの障壁の一部を軽減できます。法律やサプライチェーンのトレーサビリティへの取り組みも、調達慣行の改善に役立ちます。

材料

バッテリーの製造に使用される材料は重要な場合があります。最も顕著な例はリチウムで、電気自動車のコストの 3 分の 2 を占めます。

その他の原材料としては、天然黒鉛、ニッケル、リンなどが挙げられます。これらの金属の採掘インフラは一般に十分に確立されていますが、老朽化し​​た鉱山を補うほど新しい鉱床は迅速に発見されていません。その結果、今後数年間で原材料が不足することが予想されます。

もう 1 つの潜在的な懸念は、操業が児童労働や強制労働を含む人権侵害を通じて地域社会に悪影響を与える可能性があることです。たとえば、コバルトは労働省の児童労働および/または強制労働によって生産された商品のリストに載っています。

これらのリスクに対処する最善の方法は、戦略的計画とサプライチェーンの多様化を通じてです。マッキンゼーは、地域の電池需要の 90 パーセント以上と現地の活物質需要の 80 パーセント以上をカバーする地域ハブを中心に、回復力のある世界的なバッテリー バリュー チェーンを構築できると考えています。

セルの設計

さまざまなセル設計の選択は、バッテリーの信頼性、安全性、およびパフォーマンスに影響を与えます。ケースやポーチ、内部の絶縁体、ヘッダー、通気口、電極の材質はすべて重大な影響を及ぼします。標準的なリチウムイオン電池などというものは存在せず、名目上は同じに見える電池でも、大きく異なる動作や性能を示します。

リチウムイオン電池で使用される電解質塩 (LiPF6) は、製造および組み立て中に水と混合したり湿気にさらされたりすると、分解して有毒なフッ化水素酸 (HF) を生成します。セルは、HF の生成を防ぐために「乾燥室」で製造および組み立てられます。

リチウムイオン電池の世界的な需要が拡大するにつれて、サプライチェーンの回復力がますます重要になっています。これは、垂直統合、ローカライズされた上流サプライチェーン管理、戦略的パートナーシップ、製造立ち上げの厳格な計画を通じて達成できます。企業はまた、健康、安全、フェアトレード基準、環境およびコミュニティ開発の取り組みを支援することで、持続可能で包括的な社会的影響の確立を支援することもできます。これには、使用済みバッテリーを修理、再利用、リサイクルできる循環型バリューチェーンの構築が含まれます。

セルを接続する

ほとんど リチウム電池チェーン 車両内のモジュールは、複数のセルを並列接続して構築されます。これにより、冗長エネルギー パスが追加され、システムの信頼性が向上します。ただし、並列分岐間で電流の不均衡が生じ、不均一な発熱とセル間の抵抗変化によりセルの劣化が増加します。

これにより、個々の並列ブランチ間の経年変化による勾配が生じ、バッテリー容量が減少し、最大ブランチ電流がセルの最大定格充電/放電電流を超えると安全上のリスクが生じます (図 1c を参照)。これにより、残りの安全装置が作動する前にセルが過熱する可能性があります。

これを克服するには、溶接プロセスや性能を損なうことなく、溶接されたセルを安全に分離できるモジュールの設計が必要です。これは、溶接プロセス後に切断される 2 つの別々の接合領域を持つようにセルを設計することで実現できます。得られた個々のセルは、新しいバッテリー製品に使用できます。

包装

ほとんどの危険物と同様、リチウム電池および電池駆動機器には、輸送中の安全を確保するための特別な梱包が必要です。これらの詳細は、交通手段によって異なる場合があります。

たとえば、電車で輸送するには、危険物の輸送に関する別の一連の特定のガイドラインを満たす必要があります。これらの規制は、鉄道による危険物の運送 (RID) ガイドラインに詳しく規定されており、道路輸送に使用される ADR ガイドラインと組み合わせると、実質的に同様の梱包、プロセス、および保護が必要になります。

このタイプのパッケージは、セルとバッテリーを完全に囲み、強力な外側パッケージにしっかりと配置される非導電性の内側パッケージを利用することにより、短絡から保護します。これらのパッケージには、端子キャップが緩む可能性のある動きを防ぐための内部仕切りも含まれており、輸送中にバッテリーがずれないようにテープで留めるか固定されています。これらの保護措置は、UN3480 およびその他の危険物ガイドラインに準拠するのに役立ちます。