大和製罐(株)　エネルギーソリューション開発室　室長　博士（工学）　有馬 理仁　氏
【講師紹介】

　近年、脱炭素化に向けて太陽光発電などの変動性再生可能エネルギーが大量導入され、その時間偏在性によって余剰電力が発生しています。その結果、再生可能エネルギーの出力制御が関東以外のエリアで実施されています。この余剰電力を効果的に活用するために蓄電池への期待が高まっており、最近ではＥＶ電池のリユース利用の取組が進められています。一方リユース電池は各々多様な劣化状態であり、また劣化によって充放電エネルギー効率（RTE:Round Trip Efficiency）が低下します。再生可能エネルギーを一時的に蓄電池群に貯蔵しようとする場合には、個々の蓄電池のRTEを把握し適切に充放電することによって、蓄電池群全体の運用のエネルギー効率や経済性を向上させられるものと考えられます。
　本講義では、リチウムイオン電池の各種特性について基礎を学ぶとともに、単電池にとどまらず組電池・蓄電システムまで拡張した劣化診断に関する技術的要素をできる限り体系的に説明するとともに、充放電エネルギー効率を推定する効率劣化診断の検討事例を紹介します。

1．脱炭素化に向けた蓄電池の役割と課題
（1）．2025年脱炭素化に向けた社会の動向
　　a．温室効果ガスの状況
　　b．再生可能エネルギーの導入状況と課題
　　c．最近の日本の電力市場の状況
　　d．クラウドバッテリーマネジメントシステム
（2）．蓄電池の種類と役割
　　a．分類（一次電池、二次電池、化学電池、物理電池、水系電解液、有機電解液、固体電解質）
　　b．特徴（システム充放電効率、エネルギー密度、充放電レート）
　　c．リチウムイオン電池の分類、形態、バッテリーマネジメント、用途
（3）．リチウムイオン電池の価格面、資源面での課題とリユースの動向
　　a．動作原理、潜在需要、リチウム生産量
　　b．価格動向
　　c．リユースの動向と課題

2．リチウムイオン電池の性能（安全性、特性、劣化）と評価　性能診断　性能評価と試験
（1）．評価試験の体系分類
（2）．安全性規格試験
　　a．機械的安全性試験
　　b．電気的安全性試験
　　c．環境安全性試験
（3）．特性・寿命劣化規格試験
　　a．電気化学特性試験
　　b．容量劣化特性試験
（4）．規格化されていない試験
　　a．材料特性試験
　　b．反応特性試験
　　c．効率劣化特性試験
　　d．出入力劣化特性試験

3．リチウムイオン電池の劣化に係る現象、症状および残量推定・劣化診断技術
（1）．基本的特性を示す重要なパラメータ
　　a．充電率（残量）
　　b．開回路電圧（開放端電圧）
　　c．満充電容量
　　d．内部抵抗（内部インピーダンス）
（2）．劣化の要素と症状
　　a．劣化による充放電曲線の変形
　　b．劣化の要素（活物質減少、リチウム量減少、オーム抵抗増加、ファラデー効率低下、副反応層形成）
　　c．劣化の症状（満充電容量減少、充放電エネルギー効率低下、最大出入力低下）
　　d．可逆的な満充電容量減少（負極張り出し）
（3）．従来の劣化診断（容量劣化診断）
　　a．交流インピーダンス法および等価回路、CPE、ワールブルグインピーダンス
　　b．過渡応答変換法と等価回路の時定数
　　c．充放電曲線解析法
　　d．適応フィルタ（RLS、カルマンフィルタ）
　　e．差電圧法とCoup de Founet
　　f．機械学習法（ニューラルネットワーク）

4．リチウムイオン蓄電システム群制御の運用効率最適化に向けた効率劣化診断
（1）．効率劣化診断とは
　　a．クラウドバッテリーマネジメントシステムにおける効率劣化の問題
　　b．差電圧法を用いた効率劣化診断とその定性効果
（2）．定量的な運用経済性向上シミュレーション
　　a．多様な充放電パターンに対応可能な効率劣化診断の劣化モデル構築
　　b．V2Gによるクラウドバッテリーマネジメントシステムを模擬したシミュレーション
（3）．劣化モデルに必要な教師データの低減検討
　　a．画像処理法を応用した半教師なし学習による開回路電圧プロファイル推定と効率劣化診断
　　b．半教師なし学習とカルマンフィルタの融合、および外乱プロファイルに対するロバスト性
（4）．効率劣化診断の蓄電システム全体への拡張
　　a．直行変換器のモデル化
　　b．半教師なし学習の直交変換器モデルへの応用
　　c．蓄電システムのエネルギー効率最適化に向けた新たな特性プロファイルの提案

質疑応答