ウルトラバッテリー

UltraBattery は、古河電池株式会社が商品化した鉛蓄電池技術の商標です。UltraBatteryは、負極板用のスポンジ状鉛活物質上に薄い炭素層を備えています。共通の電解質を使用して、単一セルでウルトラキャパシタ技術と鉛蓄電池技術を組み合わせるという当初のアイデアは、連邦科学産業研究機構 (CSIRO) から生まれました。

米国のサンディア国立研究所^[1]、先進鉛蓄電池コンソーシアム（ALABC）^[2] 、連邦科学産業研究機構（CSIRO）^[3]などの独立した研究所が実施した研究や、イーストペンマニュファクチャリング、古河電池、エコルトによる商用テストによると、従来の制御弁式鉛蓄電池（VRLA）と比較して、UltraBatteryテクノロジーはエネルギー効率が高く、寿命が長く、部分充電状態（SoC）の条件下での充電受け入れ性に優れています。

2 つの技術を 1 つのバッテリー セルに組み合わせることで、UltraBattery は従来の鉛蓄電池技術に比べて非常に効率的に動作します^{[4]。これは主に、部分}充電状態(pSoC)で長時間動作できることによるものです。一方、従来の鉛蓄電池は、通常、高 SoC 使用 (つまり、バッテリーが完全に充電されている状態) 向けに設計されています。^{[5]部分 SoC 範囲で動作させると、主に}硫酸化が減少し、さまざまな副反応によって劣化が生じやすい非常に高い充電状態と非常に低い充電状態での動作時間が短縮されるため、バッテリーの寿命が延びます。従来のVRLA バッテリーは、この部分 SoC 範囲で動作させると急速に劣化する傾向があります。^[5]

UltraBatteryの元々のアイデアはCSIROから生まれました。^[6]

ウルトラバッテリーの開発はオーストラリア政府の資金提供を受けた。日本の古河電池株式会社もウルトラバッテリー技術の開発に貢献し、日本政府は新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）を通じて開発の一部に資金を提供した。

2007年、イーストペンマニュファクチャリングは、動力および自動車用途（さまざまな地域）および定置型エネルギー貯蔵用途（古河電池がヘッドライセンス保有者である日本とタイを除く全世界）向けのUltraBattery技術の製造および商品化のグローバルヘッドライセンスを取得しました。^[7]

米国エネルギー省も、グリッド規模の定置型エネルギー貯蔵アプリケーションの研究のためにUltraBatteryに資金提供している。2007年、CSIROはこの市場に対応するために子会社Ecoultを設立した。Ecoultは、Ultrabatteryの開発を進めるためにオーストラリア政府からも支援を受けた。2010年5月、米国のバッテリーメーカーEast Penn ManufacturingがCSIROからEcoultを買収した。^[8]

2013年3月、オーストラリア政府は、オーストラリア再生可能エネルギー庁の新興再生可能エネルギープログラムを通じて、住宅および商業用再生可能エネルギーシステム向けの費用対効果の高いエネルギー貯蔵としてUltraBattery技術をさらに開発するための追加資金を発表しました。^[9]

UltraBattery のエネルギー貯蔵原理は、従来の鉛蓄電池と同じです。負極上の炭素層は、Pb ²⁺イオンを Pb(0) に還元する反応サイトと、Pb ²⁺イオンの貯蔵サイトとして機能します。

通常の鉛蓄電池の動作中、放電中に負極上に硫酸鉛の結晶が成長し、充電中に再び溶解する。これらの結晶の形成は硫酸化と呼ばれる。時間の経過とともに、一部の結晶が成長して溶解しなくなるため、硫酸化は恒久的になる可能性がある。これは特に、電池が非常に高い放電率で動作することを余儀なくされた場合に当てはまり、電極表面での硫酸鉛の結晶成長が促進される傾向がある。中程度の放電率では、硫酸鉛の結晶は電極板（スポンジのような粘稠度を持つ）の断面全体に成長する。これは、電解質（希硫酸）が電極本体に拡散して、反応が板全体で起こるようにするためである。^[10]

しかし、放電速度が非常に速い場合、すでにプレート本体内にある酸はすぐに使い果たされ、新しい酸が時間内に電極を通って拡散できず、反応を継続できません。したがって、反応は電極の外壁に向かって有利になり、そこでは結晶がプレート全体に分散した塊ではなく、密集したマット状に形成される可能性があります。この結晶のマットは、電解質の移動をさらに妨げます。その後、結晶は大きくなり、大きな結晶は表面積に比べて体積が大きいため、充電中に結晶を化学的に除去することが困難になります。特に、電解質内の硫酸濃度が高くなる可能性があり (プレートの表面には限られた硫酸鉛しか生成されていないため)、硫酸鉛は濃硫酸 (重量で約 10% を超える濃度) では希硫酸よりも溶解性が低いためです。

この状態は、バッテリー電極の「ハード」硫酸化と呼ばれることもあります。ハード硫酸化は、バッテリーのインピーダンスを増加させ（硫酸鉛の結晶が電極を電解質から絶縁する傾向があるため）、望ましくない副反応の増加により、バッテリーの電力、容量、効率を低下させます。副反応の一部は、硫酸鉛（プレート本体内）の利用可能性が低い状態で充電が行われるため、負極プレート内で発生します。望ましくない影響の1つは、プレート内での水素の生成であり、反応の効率をさらに低下させます。「ハード」硫酸化は、バッテリーに投入されるエネルギーが増えるにつれて副反応が優勢になる傾向があるため、通常は不可逆です。^[11]

したがって、ハードサルフェーションの可能性を減らすには、従来の VRLA バッテリーを、さまざまな充電アルゴリズムによって決定される特定の速度で放電する必要があります。さらに、これらのバッテリーは頻繁にリフレッシュする必要があり、SoC の上限 (80% から 100% 充電) に近い状態での動作に最も適しています。この制限された充電状態で動作することで負極の永久サルフェーションが軽減されますが、完全な SoC またはその近くでのみバッテリーを動作させると、非常に非効率になります。この非効率性は、エネルギーを消費する副反応 (たとえば電気分解) の発生率が増加することに大きく起因します。

UltraBattery に統合されたウルトラキャパシタの存在は、セル内のハードサルフェーションの形成を制限する働きをします。これにより、バッテリーがより効率的に動作する部分的な SoC で、バッテリーが長期間動作する能力がサポートされます。従来の VRLA は、サルフェーションによる損傷から保護するために、充電容量の上限に近い非効率的な領域で動作するようにある程度制限されています。ウルトラキャパシタの存在が硫酸化を非常に効果的に低減する理由についての研究が続けられています。実験結果によると、VRLA セル内の炭素の存在にはある程度の緩和効果がありますが、UltraBattery 内の並列接続されたウルトラキャパシタの保護効果の方がはるかに重要です。たとえば、Hund らは、一般的な VRLA バッテリーの故障モード (水分損失、負極板のサルフェーション、グリッド腐食) がすべて UltraBattery で最小限に抑えられることを発見しました。 Hund 氏の研究結果では、高率部分充電アプリケーションで使用される UltraBattery は、従来の VRLA セルと比較して、ガス発生が減少し、負極板の硬質硫酸化が最小限に抑えられ、電力性能が向上し、動作温度が最小限に抑えられることも示されました。

スポンジ鉛と炭素層が負極を形成します。

電解液は硫酸と水で構成されています。

硫酸鉛は白い結晶または粉末です。通常の鉛蓄電池の動作では、放電中に負極上に小さな硫酸鉛の結晶が成長し、充電中に電解液に溶解します。

電極は鉛グリッドで構成されており、鉛ベースの活物質化合物である酸化鉛が正極板の残りの部分を形成しています。

UltraBattery は、次のようなさまざまなエネルギー貯蔵アプリケーションに使用できます。

• 電気自動車（EV）のバッテリー
• 再生可能エネルギーを蓄え、間欠的なエネルギー源からの電力供給を円滑にする
• 化石燃料発電機を備えた効率的なハイブリッド電力システムの一部として^[12]
• 電力網に補助的なサービスを提供する。

ウルトラバッテリーは事実上100％リサイクル可能であり、既存のバッテリー製造施設で製造することができます。^[7]

ハイブリッド電気自動車で使用する場合、UltraBatteryのウルトラキャパシタは、高レート放電および充電中にバッファとして機能し、車両の加速およびブレーキ中に急速に充電を供給および吸収することができます。^[13]

アドバンスト鉛蓄電池コンソーシアムによるハイブリッド電気自動車でのウルトラバッテリーの性能テストでは、大きな劣化なく、単一のバッテリーパックで10万マイル以上走行できました。^[2]ウルトラバッテリーのプロトタイプの実験結果では、容量、電力、利用可能なエネルギー、コールドクランキング、自己放電が、最小および最大のパワーアシストハイブリッド電気自動車に設定されたすべての性能目標を満たしているか、それを上回っていることが示されています。

UltraBattery は、マイクログリッド上の再生可能エネルギー源を平滑化してシフト (つまり、後で使用するために保存) し、予測可能な電力可用性を向上させるために使用できます。UltraBattery は、スタンドアロンのマイクログリッド システム、再生可能エネルギー電力システム、ハイブリッド マイクログリッドでも使用できます。スタンドアロンのマイクログリッド システムは、ディーゼルまたはその他の化石燃料を UltraBattery ストレージと組み合わせて、化石燃料エネルギー生成の効率を向上させます。システムにエネルギー ストレージを含めると、バッテリーが負荷のピークを処理できるため、発電機セット (つまり、発電機の配列) のサイズが縮小されます。UltraBattery は、発電機セットの燃料消費も削減します。

再生可能エネルギー発電システムは、UltraBattery 技術と再生可能エネルギー発電源を組み合わせて、地域電力を供給します。ハイブリッド マイクログリッドは、再生可能エネルギー発電源と UltraBattery エネルギー ストレージおよび化石燃料発電機を統合して、ベースロード発電の効率を最大化します。これにより、ディーゼルのみで稼働するマイクログリッドと比較して、エネルギー コストを大幅に削減できます。また、温室効果ガスの排出量も大幅に削減されます。このタイプのマイクログリッドの例としては、ハイドロ タスマニアが実施しているキング島再生可能エネルギー統合プロジェクト (KIREIP) ^[14]があります。このメガワット規模の再生可能エネルギー プロジェクトは、島への電力供給コストと炭素汚染の両方を削減することを目指しています。^[12]

UltraBatteryは無停電電源装置（UPS）のバックアップに使用できます。従来のUPSシステムでは、バッテリーは基本的に使用されず、グリッド停電が発生するまで放置されます。UltraBatteryは周波数調整と関連するグリッドサービスを提供できるため、UPS資産所有者はバックアップ電源を提供すると同時に収益を得ることができます。^[15]

コミュニティアプリケーションでは、UltraBattery はグリッド停電時のバックアップ (セクション 5.1 を参照) やピークシェービングに使用できます。ピークロッピングとも呼ばれるピークシェービングは、オフピーク時にバッテリーを充電し、ピーク時にバッテリーの電力を使用して電気料金の上昇を回避する機能です。コミュニティアプリケーションのもう 1 つの例は、日本の北九州市前田地区に古河電池が設置した 300 kW スマートグリッドデモンストレーションシステムです。この負荷平準化アプリケーションでは、336 個の UltraBattery セル (1000 Ah、2 ボルト) を使用します。同社はまた、北九州市立自然史博物館に UltraBattery ピークシフト技術のスマートグリッドデモンストレーションを 2 つ設置しました。^[16]

日本では、清水建設が商業ビルにマイクログリッド（セクション 5.2 を参照）を設置しました。163 個の UltraBattery セル（500 Ah、2 ボルト）を含む「スマート ビルディング」システムは、セル電圧、インピーダンス、温度も監視します。古河電池のいわき工場に設置された 2 番目のシステムには、192 個の UltraBattery セル、100 kW 電力調整システム、およびバッテリー管理システムが組み込まれています。この負荷平準化アプリケーションは、工場の電力需要を制御するために設置されました。

住宅用途では、UltraBattery を使用してパネルを所有する居住者が使用するための電力を蓄電し、高価値のピーク時に電力または調整サービスをグリッドに供給することで、屋上ソーラーのローカル使用を改善できます。

UltraBattery は、周波数調整、再生可能エネルギーの統合 (平滑化とシフト)、回転予備力、ランプ レート制御、電力品質と弱グリッド サポートという 5 つの主な方法で電力グリッドの変動を管理できます。

電力網は、電力供給と需要の絶え間ない変動を管理して一定の周波数を維持し、電力網の物理的な運用を維持する必要があります。UltraBattery は電力を吸収して電力網に供給し、供給と需要のバランスを管理して電圧を一定に保ちます。Ecoult は、米国のペンシルバニア州、ジャージー州、メリーランド州 (PJM) 相互接続のグリッドで 3 MW の調整サービスを提供するグリッド規模のエネルギー貯蔵システムを実装しました。ペンシルバニア州リヨン ステーションのグリッドには、UltraBattery セルの 4 つのストリングが接続されています。このプロジェクトは、PJM のオープン マーケットで入札して、継続的な周波数調整サービスを提供します。

UltraBattery テクノロジーは、再生可能エネルギーの出力変動を管理することで、太陽光や風力などの再生可能エネルギー源を電力網に統合するために使用できます。これは、エネルギーを「平滑化」および「シフト」することによって実現されます。

平滑化により、太陽光発電パネルや風力タービンからの電力の固有の変動性が、スムーズで予測可能な信号に変換されます。システムは断続的な再生可能エネルギー源の出力を監視し、太陽光 (または風力) 信号が変化すると、UltraBattery は即座に反応してエネルギーを放出するか、余剰エネルギーを吸収します。このようにして再生可能エネルギー信号の変動性を管理することで、再生可能エネルギーの信頼性が高まります。

エネルギーのシフトとは、UltraBattery がオフピーク時に再生可能資源によって生成された余剰エネルギーを貯蔵し、ピーク需要時に必要に応じて放出する機能を指します。これにより、電力会社はピーク時のシステム全体のパフォーマンスを向上させることができます。

米国ニューメキシコ州の大手電力会社 PNM は、UltraBattery エネルギー貯蔵システムを太陽光発電ファームと統合し、太陽光発電を平滑化してシフトし、ディスパッチ可能な再生可能資源として使用することを実証しました。PNM Prosperity プロジェクトは、米国最大規模の太陽光発電とソーラーパネル バッテリー貯蔵の組み合わせを特徴としています。

屋上に小規模に太陽光発電パネルを設置すると、太陽光発電の断続性の影響が増大する傾向があり、送電網運営者にとって問題となります。[REF] UltraBattery エネルギー貯蔵は、電力網の電力を制御された方法で増加させることで再生可能エネルギーの断続性を低減し、再生可能エネルギーによる発電をより予測可能にするために使用されています。

UltraBattery には、この技術と従来の VRLA バッテリー技術との違いとなる 5 つの主な特徴があります。容量回転率が高いこと、キロワット時あたりのライフタイム コストが低いこと、DC-DC 効率が高いこと、リフレッシュ充電の必要性が少ないこと、充電受け入れ率が高いことです。

容量回転率は、バッテリーの理論上の容量がその寿命中に何回使用できるかを測定するものです。

実験条件でUltraBatteryと標準VRLA（部分的なSoCモードで使用）を比較すると、UltraBatteryは標準の吸収ガラスマットVRLAバッテリーの約13倍の容量回転率を達成することが示されています。^[1]

バッテリーの寿命は、使用方法と、充放電サイクルの回数によって異なります。バッテリーが1日に40%のサイクルを4回実行し、スループットが寿命を制限する要因となる状況では、UltraBatteryは従来のVRLAバッテリーよりも約3～4倍長持ちします。^[5]

CSIROは、「UltraBatteryは同等の性能を持つバッテリーよりも約70％安価に製造でき、既存の製造設備を使用して製造できる」と主張している。^[6]

バッテリーの DC-DC 効率は、充電中にバッテリーに投入されたエネルギー量に対する、バッテリーに接続された負荷に放電できるエネルギー量の割合を表します。充電および放電中、バッテリーに蓄積されたエネルギーの一部は熱として失われ、一部は副反応で失われます。バッテリーのエネルギー損失が低いほど、バッテリーの効率は高くなります。

UltraBatteryの開発者は、放電率に応じて部分的なSoCモードで変動管理アプリケーションを実行すると、93〜95％（レートに依存）のDC-DC効率を達成でき、エネルギーシフトアプリケーションを実行すると86〜95％（レートに依存）の効率を達成できると主張しています。比較すると、エネルギーシフト（一般的な充電モードを使用）に適用された標準的なVRLAバッテリーは、はるかに低い効率を達成します。たとえば、79％から84％の充電状態では、テストでは約55％の効率が示されています。^[17]

UltraBattery の高い DC-DC 効率は、従来の VRLA バッテリーと同様に 80% SoC 未満で非常に効率的に動作することで実現できます。実験によると、VRLA バッテリーの場合、「ゼロ SOC から 84% SOC までの全体的なバッテリー充電効率は平均 91% です」。従来の VRLA バッテリーは、頻繁にリフレッシュしないとこの範囲で長時間動作することはできませんが、UltraBattery は、大幅に劣化することなく、はるかに低い充電状態で動作することができます。したがって、鉛蓄電池の最も効率的なゾーンで長期間動作できるため、はるかに高い効率を実現できます。

従来の VRLA バッテリーは、動作中にリフレッシュ (過充電) して負極に蓄積した硫酸塩結晶を溶解し、バッテリーの容量を補充する必要があります。バッテリーをリフレッシュすると、ストリング (複数のバッテリーが一緒に使用されている場合) 内のバッテリー セルを一貫した動作電圧に戻すのにも役立ちます。ただし、過充電プロセスは、リフレッシュ サイクル中にバッテリーが使用できなくなるだけでなく、過充電プロセス (妥当な時間枠内で) を完了するために必要な高電流がさまざまな寄生損失の原因にもなるため、複雑になります。これには、熱損失やさまざまな副反応 (主に水素発生、酸素発生、グリッド腐食) による損失が含まれます。

UltraBatteryは、長期間リフレッシュ充電なしで動作できます。再生可能エネルギーやグリッドサポートなどの固定サイクルアプリケーションの場合、作業負荷に応じて1〜4か月間使用できます。同じアプリケーションの標準的なVRLAバッテリーは、毎日サイクルを実行する場合は1〜2週間ごとにリフレッシュする必要があり、毎週のリフレッシュサイクルでもパフォーマンスは急速に低下します。^[5]

ハイブリッド電気自動車の自動車用途では、UltraBatteryは、リフレッシュすることなく、部分的なSoCモードでほぼ継続的に動作することができます。古川氏は次のように報告しています。「 UltraBatteryパックを搭載したホンダインサイトのハイブリッド電気自動車のフィールド走行テストでは、回復充電なしで100,000マイル（約160,000km）の目標走行を達成しました。」^[18]

UltraBatteryは部分的なSoC範囲で効果的に動作するため、通常は高い充電状態で動作する従来のVRLAバッテリーよりも効率的に充電を受け入れることができます。サンディア国立研究所のテストでは、VRLAバッテリーは通常、90%を超える充電で50%未満の効率、79%から84%の充電では約55%の効率、全容量の0から84%の間で充電されると90%を超える効率を達成することが示されています。^{[17] [1]} 従来のVRLAバッテリーと比較して、UltraBatteryは効率的に高い充放電率で充電できます。Hundらのテスト結果によると、Ultrabatteryは約15,000サイクルにわたって4C1レートでサイクルできました。このテスト手順を使用したVRLAバッテリーは、1C1レートでのみサイクルできました。1Cレートは、このレートで1時間でバッテリーの全容量が使用される（または充電中の場合は交換される）ことを示しています。 4C レートは 4 倍高速です。つまり、4C レートではバッテリーは 15 分で完全に放電 (または充電) されます。

炭素が硫酸化をこれほど大幅に遅らせる正確な化学プロセスは、完全には解明されていません。しかし、UltraBattery の並列ウルトラキャパシタの存在は、高放電率で動作する、または pSoC 動作で長期間動作する VRLA バッテリーに影響を与える硫酸鉛結晶の大きな表面優位性から負極端子を保護し、セルの再充電性を高めているようです (ハード硫酸化も参照)。硫酸化の減少は、電極での水素ガス発生を減らすことで充電受け入れ性も大幅に向上します。これは予想外のことではありません。なぜなら、充電中に負極板に押し込まれた電子 (通常は負極板内の硫酸鉛結晶と反応する) が負極板表面の硫酸鉛の大きな結晶と簡単に反応できず、代わりに電解質の豊富な水素イオンを水素ガスに還元する傾向があるため、過剰な水素ガス発生 (充電プロセスからかなりのエネルギーを奪う) が発生するからです。

UltraBattery は、ISO 9001:2008、ISO/TS 16949:2009、ISO 14001:2004 認証規格の世界的な要件に従って、米国の East Penn Manufacturing 社によって製造されています。

ウルトラバッテリーの電解液には水中のH ₂ SO _4が含まれており、鉛電極は不活性です。電解液の大部分が水であるため、ウルトラバッテリーは難燃性です。ウルトラバッテリーには、従来のVRLAバッテリーと同じ輸送および危険制限があります。

ウルトラバッテリーのあらゆる部品（鉛、プラスチック、スチール、酸）は、実質的に100％リサイクル可能で、後で再利用できます。これらのバッテリー用の大規模なリサイクル施設はすでに利用可能であり、米国で使用される鉛蓄電池の96％がリサイクルされています。^[19]バッテリーメーカーは、VRLAバッテリーから鉛、プラスチック、酸を回収して分離します。鉛は再利用のために精錬されます。プラスチック部品は洗浄、粉砕、押し出し、新しいプラスチック部品に成形されます。酸は回収され、洗浄され、新しいバッテリーに使用されます。

UltraBattery の性能を従来の VRLA バッテリーと比較するテストは、独立した研究所のほか、East Penn Manufacturing、Furukawa、Ecoult によって実施されました。

マイクロハイブリッド電気自動車のバッテリーは、パルス充放電パターンで70％SoCでテストされました。UltraBatteryは、従来のVRLAバッテリーよりも約1.8倍の容量回転率、つまりサイクル寿命を実現しました。^[4]

先進鉛蓄電池コンソーシアム（ALABC）は、ホンダシビックハイブリッド電気自動車の高レート、部分充電状態での運転において、ウルトラバッテリーの耐久性をテストしました。テスト車両は、ニッケル水素電池を搭載した同モデルと同等の1ガロンあたりの走行距離性能を示しました。^[2]

マイクロ、マイルド、フルハイブリッド電気自動車の用途において、UltraBattery のサイクル性能は、従来の最先端の VRLA バッテリーよりも少なくとも 4 倍長く、Ni-MH セルと同等かそれ以上でした。UltraBattery は回生ブレーキからの充電の受け入れも良好で、フィールド試験中に均等充電は必要ありませんでした。

電力スマートグリッドの定置型アプリケーションにおける UltraBattery の Wh (ワット時) 効率テストでは、0.1 C10A のレートで 30 サイクル以上の充放電を行った結果、Wh 効率はバッテリーの充電状態に応じて 91% から 94.5% の範囲でした。[REF] これは、サンディア国立研究所による鉛蓄電池効率の研究と比較したもので、従来の鉛蓄電池が 79% から 84% の充電状態 (従来の鉛蓄電池が寿命を延ばすために一般的に制限されている「最高」充電モード) で動作している場合、増分充電効率はわずか 55% しか達成されないことがわかりました。^[17]

バッテリーは、60% の充電状態で 3 時間の充電および放電テストを受け、90 サイクルごとに 20 時間の回復充電が行われました。容量テストでは、270 サイクル後、UltraBattery の容量比は 103% 以上であることがわかりました。これは、従来の鉛蓄電池の 93% と比較して高い値です。テストでは、部分充電状態で動作する場合、UltraBattery は従来のバッテリーよりもサイクル寿命が長く、回復充電特性が優れていることが示されました。

高速部分充電サイクルテストを実施し、エネルギー貯蔵および風力発電所のエネルギー平滑化のための公共事業補助サービスアプリケーションで UltraBattery を使用する能力を測定しました。1C1 から 4C1 レートで高速部分充電サイクルプロファイルを使用した場合、UltraBattery は 20% 未満の容量損失で 15,000 サイクル以上が可能で、4C1 レートでサイクルすることができました。同じ条件下でテストされた吸収ガラスマット (AGM) VRLA バッテリーは 1C1 レートでしかサイクルできず、約 100 サイクル後に回復充電が必要となり、1100 サイクル後には容量が 20% 以上失われました。UltraBattery はまた、回復充電間のサイクル数が AGM VRLA バッテリーの 10 倍以上 (1000 対 100) でした。

オーストラリア、ニューサウスウェールズ州ハンプトンにある風力発電所のフィールド試験では、風力発電の短期的な間欠性に対処するためにエネルギー貯蔵の使用を実証するために設計されたシステムをテストしています。この試験では、再生可能エネルギーの平滑化アプリケーション用の UltraBattery と他の 3 種類の鉛蓄電池の性能を比較しました。直列に接続された 60 個のセルの各ストリングのセル電圧の変動を測定したところ、10 か月間の UltraBattery の変動ははるかに少ないことがわかりました (電圧範囲変動の標準偏差の増加は 32% で、他の 3 種類のバッテリーの 140%～251% と比較して)。

サンディア国立研究所によるテストでは、UltraBattery は、実用サイクルにおいて従来の VRLA バッテリーよりもはるかに長い時間動作することが示されています。これらのテストのサイクル プロファイルは、ピーク電力で 1 時間あたり約 4 サイクルの周波数調整デューティを模倣し、SoC 範囲が標準的であると予想されるように意図されていました。結果によると、従来の VRLA バッテリー (部分充電状態 (PSoC) および 10% の放電深度でのサイクル) は、約 3000 サイクル後に初期容量の 60% に低下しました。同じテストで、イースト ペンによって製造された UltraBattery は、回復充電を供給せずに、基本的に初期容量の 100% を維持しながら、22,000 サイクル以上動作しました。^[5]

また、サンディア国立研究所による太陽光発電ハイブリッドサイクル寿命の模擬テストで示されているように、エネルギー用途では UltraBattery が従来の VRLA バッテリーよりはるかに長く動作することがテストで判明しました。テストでは、40 日間の不足充電 (毎日バッテリーから取り出される量が、戻される量よりも多いサイクル) でも、UltraBattery は従来の VRLA バッテリーをはるかに上回るパフォーマンスを発揮します。従来の VRLA バッテリーがわずか 7 日間の不足充電モードで動作しているときでも、UltraBattery は従来の VRLA バッテリーをはるかに上回ります。不足充電モードでは、バッテリーのリフレッシュ/均等化とも呼ばれるテーパー充電による回復がないため、この動作モードでは、従来の VRLA バッテリーの典型的な故障モードは硫酸化です。

60% の放電深度で 100 日間のサイクルを行った後、30 日ごとにリフレッシュ サイクルを行う従来の VRLA バッテリーは、初期容量の 70% に低下しました。40 日間の不足充電を経験した 2 つの UltraBattery ユニット (1 つは古河製、もう 1 つはイースト ペン製) は、より頻繁にリフレッシュを行った従来の VRLA バッテリー (最大 7 日間の不足充電のみ) よりも大幅に優れたパフォーマンスを示しました。430 日間のサイクルを行った後も、イースト ペン ウルトラ バッテリーと古河 ウルトラ バッテリーは故障しませんでした。イースト ペン バッテリーは初期容量の 85% を維持しており、古河バッテリーは初期容量の 100% に非常に近づきました。

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