リチウムイオン電池と鉛蓄電池、フォークリフト用バッテリー、どちらが優れているのか？

フォークリフトに最適なバッテリーは何でしょうか？電動フォークリフト用バッテリーには、数多くの選択肢があります。最も一般的なタイプはリチウムイオンバッテリーと鉛蓄電池で、それぞれにメリットとデメリットがあります。
リチウムイオン電池の人気が高まっているにもかかわらず、フォークリフトでは依然として鉛蓄電池が最も一般的に使用されています。これは主に、低コストで入手しやすいことが理由です。一方、リチウムイオン（Li-ion）電池は、従来の鉛蓄電池と比較して、軽量、充電時間の短縮、長寿命といった独自の利点を持っています。
では、リチウムイオンフォークリフトバッテリーは鉛蓄電池よりも優れているのでしょうか？この記事では、それぞれの長所と短所を詳しく解説し、用途に最適なバッテリーを選ぶための情報を提供します。

フォークリフトに搭載されるリチウムイオン電池

リチウムイオン電池リチウムイオン電池は、マテリアルハンドリング機器での使用においてますます人気が高まっており、それには正当な理由があります。リチウムイオン電池は鉛蓄電池よりも寿命が長く、充電時間も短く、通常2時間以内で充電できます。また、鉛蓄電池に比べて重量が大幅に軽いため、フォークリフトでの取り扱いや保管がはるかに容易になります。
さらに、リチウムイオン電池は鉛蓄電池に比べてメンテナンスの手間がはるかに少なく、ビジネスの他の側面に集中できる時間を増やすことができます。これらのすべての要素から、リチウムイオン電池はフォークリフトの電源をアップグレードしたいと考えているすべての人にとって最適な選択肢と言えるでしょう。

鉛蓄電池式フォークリフト用バッテリー

鉛蓄電池は、導入コストが低いため、フォークリフトで最も一般的に使用されているバッテリーです。しかし、リチウムイオン電池に比べて寿命が短く、充電には数時間以上かかります。さらに、鉛蓄電池はリチウムイオン電池よりも重いため、フォークリフトでの取り扱いや保管がより困難になります。

リチウムイオンフォークリフト用バッテリーと鉛蓄電池の比較表を以下に示します。

長寿命

鉛蓄電池は価格が手頃なため最も一般的に選ばれていますが、使用サイクル数は最大500回程度で、2～3年ごとに交換する必要があります。一方、リチウムイオン電池は適切な手入れをすれば約3500回のサイクル寿命を実現し、最長10年間使用できます。
耐用年数という点では、リチウムイオン電池が明らかに優位に立っています。初期投資額が高いため、予算によっては負担に感じるかもしれません。とはいえ、リチウムイオン電池パックへの初期投資は当初は経済的に負担となるかもしれませんが、これらの電池は長寿命であるため、長期的には交換費用を抑えることができます。

充電

フォークリフト用バッテリーの充電プロセスは、非常に重要かつ複雑です。鉛蓄電池は、完全に充電するのに8時間以上かかります。これらのバッテリーは、通常、作業場から離れた専用のバッテリー室で充電する必要があります。これは、バッテリーの移動に伴う重量物の持ち上げ作業を避けるためです。
リチウムイオン電池は、充電時間が大幅に短縮され、多くの場合2時間程度で充電が完了します。また、フォークリフトに搭載されたままの状態で充電できる機会充電機能も備えています。勤務時間中、昼休み、休憩時間などにバッテリーを充電できます。
さらに、鉛蓄電池は充電後に冷却期間が必要となるため、充電時間の管理がさらに複雑になります。特に充電が自動化されていない場合は、作業員がより長時間待機する必要が生じることがよくあります。
したがって、企業はフォークリフトのバッテリー充電を管理するための十分なリソースを確保する必要があります。そうすることで、業務を円滑かつ効率的に継続することができます。

リチウムイオンフォークリフト用バッテリーのコスト

鉛蓄電池と比較すると、リチウムイオンフォークリフト用バッテリー初期費用は高くなりますが、リチウムイオン電池は鉛蓄電池に比べて多くの利点があることを覚えておくことが重要です。
まず、リチウムイオン電池は充電効率が非常に高く、鉛蓄電池に比べてエネルギー消費量が少ないため、電気料金の削減につながります。さらに、従来の鉛蓄電池のように電池交換や再充電といった費用のかかる作業を必要とせずに、稼働シフト数を増やすことができます。
メンテナンスに関して言えば、リチウムイオン電池は鉛蓄電池のように定期的なメンテナンスを必要としないため、清掃やメンテナンスにかかる時間と労力が少なく、結果として耐用年数全体を通してメンテナンスコストを削減できます。そのため、長寿命で信頼性が高く、コスト効率にも優れたリチウムイオン電池をフォークリフト用バッテリーとして採用する企業が増えています。
RoyPow製リチウムフォークリフトバッテリーの設計寿命は10年です。鉛蓄電池からリチウム電池に切り替えることで、5年間で全体で約70%のコスト削減が可能になると試算しています。

メンテナンス

鉛蓄電池式フォークリフトの主な欠点の1つは、メンテナンスの手間がかかることです。これらのバッテリーは、最高の性能を発揮させるために定期的な給水と均等化充電が必要であり、メンテナンス中に酸が漏れると、作業員や機器にとって危険となる可能性があります。
さらに、鉛蓄電池は化学組成上、リチウムイオン電池よりも劣化が早く、より頻繁な交換が必要となる。これは、フォークリフトを多用する企業にとって、長期的なコスト増につながる可能性がある。
鉛蓄電池式のフォークリフト用バッテリーに蒸留水を補充するのは、バッテリーが完全に充電された後、液面が推奨レベルを下回った場合に限ります。水の補充頻度はバッテリーの使用状況や充電パターンによって異なりますが、一般的には5～10回の充電サイクルごとに点検・補充することが推奨されています。
水の補充に加えて、バッテリーに損傷や摩耗の兆候がないか定期的に点検することが重要です。これには、バッテリー端子のひび割れ、漏れ、腐食の確認が含まれます。また、鉛蓄電池は放電が速いため、シフトごとにバッテリーを交換する必要があります。複数シフト制の運用では、フォークリフト1台につき2～3個の鉛蓄電池が必要になる場合があり、追加の保管スペースが必要になります。
一方で、リチウムフォークリフトバッテリーメンテナンス不要、電解液が固体なので水の補充も不要、バッテリーは密閉・保護されているため腐食チェックも不要です。1シフトまたは複数シフトの運転中に交換する予備バッテリーは不要で、フォークリフト1台につきリチウムイオンバッテリー1個で済みます。

安全性

鉛蓄電池の保守作業における作業員へのリスクは、適切に対処しなければならない深刻な問題です。潜在的な危険の一つは、電池の充電および放電時に発生する有害ガスの吸入であり、適切な安全対策を講じなければ致命的な結果を招く可能性があります。
さらに、バッテリーメンテナンス中の化学反応の不均衡による酸の飛沫は、作業員が化学物質の蒸気を吸い込んだり、腐食性の酸に直接触れたりする可能性があり、作業員にとって別のリスクとなる。
さらに、鉛蓄電池は数百ポンドから数千ポンドにもなるため、シフト中に新しい電池を交換するのは危険であり、落下したり作業員に当たったりする危険性がある。
鉛蓄電池と比較して、リチウムイオン電池は有害なガスを発生させず、漏れ出す可能性のある硫酸も含まないため、作業者にとってずっと安全です。これにより、電池の取り扱いとメンテナンスに伴う健康リスクが大幅に軽減され、雇用主と従業員双方に安心感をもたらします。
リチウム電池は、作業中に交換する必要がなく、過充電、過放電、過熱などからバッテリーを保護するバッテリー管理システム（BMS）を搭載しています。RoyPowのリチウムフォークリフト用バッテリーは、-20℃から55℃の温度範囲で使用できます。
リチウムイオン電池は一般的に従来型の電池よりも危険性は低いものの、適切な保護具の提供と訓練を行うことは、良好な作業手順を確保し、不必要な事故を防止するために依然として不可欠である。

効率

鉛蓄電池は放電サイクル中に電圧が常に低下するため、全体のエネルギー効率に大きな影響を与える可能性があります。それだけでなく、フォークリフトが停止している時や充電中の時でも、鉛蓄電池は常にエネルギーを放出し続けます。
それに対し、リチウムイオン電池技術は、放電サイクル全体を通して一定の電圧レベルを維持できるため、鉛蓄電池に比べて優れた効率性と省電力性を実現することが実証されている。
さらに、これらの最新のリチウムイオン電池は、鉛蓄電池に比べて約3倍の電力を蓄えることができ、より強力です。リチウムフォークリフト用バッテリーの自己放電率は月3%未満です。総合的に見て、フォークリフトのエネルギー効率と出力を最大化するためには、リチウムイオン電池が最適な選択肢であることは明らかです。
主要機器メーカーは、鉛蓄電池の残量が30%～50%のときに充電することを推奨しています。一方、リチウムイオン電池は、充電状態（SOC）が10%～20%のときに充電できます。リチウムイオン電池の放電深度（DOC）は、鉛蓄電池に比べて優れています。

結論は

初期費用に関しては、リチウムイオン電池は従来の鉛蓄電池よりも高価になる傾向があります。しかし、長期的に見ると、リチウムイオン電池は優れた効率と出力により、コスト削減につながります。
フォークリフトでの使用に関して言えば、リチウムイオン電池は鉛蓄電池に比べて多くの利点があります。メンテナンスの手間が少なく、有毒ガスを発生せず、有害な酸も含まないため、作業員にとってより安全です。
リチウムイオン電池は、放電サイクル全体を通して安定した電力を供給し、エネルギー効率にも優れています。また、鉛蓄電池の3倍もの電力を蓄えることができます。こうした数々の利点から、リチウムイオン電池がマテリアルハンドリング業界でますます普及しているのも当然と言えるでしょう。

関連記事：

マテリアルハンドリング機器にRoyPow LiFePO4バッテリーを選ぶ理由

リン酸リチウム電池は三元系リチウム電池よりも優れているのか？