バッテリーパッシブセーフティ(Battery Passive Safety、受動的安全機構)は、BMS(Battery Management System)・冷却システム・消火設備などの能動制御に頼らず、物理的・化学的な構造によって本質的に安全性を確保する蓄電池の安全設計概念である。アクティブセーフティ(能動的安全)と対をなす設計思想で、システム障害・電源喪失時にもフェイルセーフ性能を発揮する重要な安全要素となる。

主要なパッシブセーフティ要素は、(1)セルレベル:(a)安全弁・破裂板(過圧時の自動開放)、(b)CID(Current Interrupt Device、過充電時の電流自動遮断)、(c)正極ヒューズ(短絡時の自動遮断)、(d)正極ポジティブテンプ(PTC)コーティング(過熱時の電流自動制限)、(e)熱安定性高い化学(LFP > NMC)、(2)モジュールレベル:(a)モジュール間防火壁(熱伝播抑制)、(b)耐火セパレーター、(c)絶縁スペーサー、(d)防爆構造、(3)パック・ラックレベル:(a)強制換気経路、(b)防爆排気弁、(c)ラック間離隔、(4)コンテナレベル:(a)コンテナ防爆設計、(b)爆発防止板、(c)耐火外装、(d)地震・水害対策、で多階層に展開される。

パッシブセーフティの設計目標は、(a)熱暴走の早期検知不要化(受動的に発熱を抑制)、(b)連鎖熱暴走の物理的抑制(モジュール・ラック・コンテナ間の伝播停止)、(c)人員避難時間確保(数十分以上の延焼遅延)、(d)消火活動の安全確保(消防隊員の人体安全)、(e)系統側への波及防止(接続切離しの確実性)、(f)隣接設備・隣地への被害最小化、(g)電源喪失時の安全確保(BMS停止状態でも危険な状態に至らない設計)、で多面的である。

パッシブセーフティ評価試験は、(i)UL 9540A:モジュール・ユニット・設置レベル熱暴走伝播試験、(ii)IEC 62619:単一セル故障時のモジュール挙動評価、(iii)GB/T 36276(中国国家標準):定置用蓄電池の総合安全評価、(iv)NFPA 855:米国据置型蓄電システム設置基準、(v)消防予第125号通知(日本):UL 9540A試験データに基づく屋外蓄電所評価、で詳細が評価される。これら試験データは、設計の連鎖熱暴走抑制効果・離隔距離設計・消火戦略の科学的根拠として活用される。

2020年代の進化トレンドは、(A)化学レベル:固体電解質(不燃性)、新規正極材(熱安定性向上)、(B)構造レベル:CTP/CTR/CTC設計(モジュール段階簡略化、防火構造一体化)、(C)材料レベル:耐火セパレーター、難燃性電解液、(D)パック設計:ベント経路最適化、火災時の安全な発煙ルート確保、(E)モジュール間隔:UL 9540A試験データに基づく科学的設計、(F)AI連携:BMSデータとの統合分析でパッシブ設計の効果定量化、で進化が継続中。LFP電池が系統用蓄電所で支配的シェアを占める主因の一つが、こうしたパッシブセーフティでの優位性である。

蓄電所事業者の機器選定では、(i)UL 9540A試験データの徹底評価、(ii)パッシブセーフティ設計のサプライヤー比較、(iii)消防当局・保険会社・融資レンダーへの説明資料、(iv)地域住民との合意形成(安全性説明)、(v)長期事業期間(20年)での経年安全性、(vi)リユース・リサイクル時の安全性、を含む総合的な評価が必須となる。本サイト「BESS-NET」も最新の電池安全技術動向を継続解説する方針である。

主な出典・参考情報

  • IEC(国際電気標準会議)規格群(IEC 62933、IEC 62619、IEC 61850等)
  • IEEE(米国電気電子学会)標準(IEEE 1547、IEEE 2030.5等)
  • JIS(日本産業規格)電気・電池関連規格
  • UL認証規格(UL 9540、UL 9540A、UL 1973等)
  • 各メーカー製品仕様書・技術資料
  • NEDO(新エネルギー・産業技術総合開発機構)技術ロードマップ