高齢化社会の加速と、障害を持つ人々の移動ニーズの増加に伴い、電動車椅子は不可欠な移動補助具として、その主要な電源としてバッテリーに依存しています。これらのバッテリーの性能は、ユーザーエクスペリエンスに直接影響します。現在、電動車椅子では、リチウム電池と鉛蓄電池が2つの一般的なバッテリータイプとして使用されています。これらは、エネルギー密度、耐久性、寿命、安全性などの点で大きな違いがあり、電動車椅子のさまざまなアプリケーションシナリオへの適合性を決定します。
1. エネルギー密度と携帯性
リチウム電池は、エネルギー密度において大きな優位性を持っています。例えば、一般的なリン酸鉄リチウム電池は130〜160Wh/kgのエネルギー密度を達成できますが、鉛蓄電池はわずか30〜50Wh/kgです。このエネルギー密度の差は、同じ電力要件に対して、リチウム電池の方が小型で軽量であることを意味します。24Ahのバッテリーを搭載した電動車椅子を例にとると、鉛蓄電池を使用した場合、15〜20kgもの重量になる可能性がありますが、同じ容量のリチウム電池では、重量を3〜5kgに減らすことができます。車や飛行機での移動など、電動車椅子を頻繁に折りたたんで持ち運ぶ必要があるユーザーにとって、リチウム電池の軽さは携帯性を大幅に向上させ、取り扱い時のユーザーや介護者の負担を軽減します。さらに、リチウム電池の小型化により、電動車椅子内の配置がより柔軟になり、車椅子全体の構造設計の最適化を促進します。
2. 耐久性
耐久性の面では、リチウム電池は高いエネルギー密度により、電動車椅子により持続的な電力を供給できます。一般的に、同じ容量のリチウム電池と鉛蓄電池の場合、リチウム電池を搭載した電動車椅子の航続距離は30％〜50％増加する可能性があります。例えば、電動車椅子に48V/12Ahの鉛蓄電池を搭載した場合、航続距離は約20〜25キロメートルです。しかし、同じ電圧と容量のリチウム電池に交換すると、航続距離は28〜35キロメートルに達する可能性があります。社交的な集まりや公園への訪問など、長期間外出する必要があるユーザーにとって、リチウム電池の長い耐久性は、途中で電力がなくなるという恥ずかしさを軽減し、移動の利便性と自律性を高めます。
3. 寿命とメンテナンスコスト
リチウム電池は一般的に、より長いサイクル寿命を持っています。一般的なリチウムイオン電池の充放電サイクル数は500〜1000回に達し、一部の高性能リン酸鉄リチウム電池は2000サイクルを超えることもあります。対照的に、鉛蓄電池のサイクル寿命は通常200〜300回です。電動車椅子のユーザーが1日に1回バッテリーを充放電すると仮定すると、リチウム電池は3〜5年ごとに交換する必要があるかもしれませんが、鉛蓄電池は1〜2年ごとに交換が必要になる可能性があります。頻繁なバッテリー交換は、経済的コストを増加させるだけでなく（48V/12Ahの鉛蓄電池は約300〜500元ですが、リチウム電池は1000〜2000元と高価です）、交換サイクルを考慮すると、リチウム電池の長期的な総合コストは実際には低くなります。さらに、鉛蓄電池は使用中に定期的な検査と電解液の補充が必要であり、これは非常に面倒です。一方、リチウム電池は基本的にメンテナンスフリーであり、使用コストとユーザーの運用負担をさらに軽減します。
4. 安全性
リチウム電池と鉛蓄電池はそれぞれ、独自の安全性特性を持っています。リチウム電池には、鉛、水銀、カドミウムなどの有害な重金属が含まれていないため、製造、使用、廃棄の際に環境汚染が少なくなります。しかし、リチウム電池は、過充電、過放電、または短絡の場合に、火災や爆発などの安全上のリスクをもたらします。それでも、バッテリー管理システム（BMS）技術の継続的な進歩により、高度なBMSはバッテリーの電圧、電流、温度などのパラメーターをリアルタイムで監視できます。異常な状態が検出されると、回路の遮断や充電電流の調整など、即座に保護対策が講じられ、安全上のリスクを効果的に軽減します。鉛蓄電池は、重大な燃焼や爆発事故を引き起こす可能性は低いですが、その製造プロセスでは大量の鉛資源が消費されます。廃棄後に適切に処理されない場合、鉛などの重金属は土壌や水源に深刻な汚染を引き起こす可能性があります。さらに、鉛蓄電池の電解液は腐食性があり、漏れた場合は人間や環境に害を及ぼす可能性があります。
5. コスト
現在、リチウム電池の初期購入コストは、鉛蓄電池よりも大幅に高くなっています。48V/12Ahのバッテリーを例にとると、鉛蓄電池は300〜500元ですが、リチウム電池は1000〜2000元です。これにより、鉛蓄電池は価格に敏感なユーザーにとってより魅力的になります。しかし、前述のように、リチウム電池の長い寿命と低いメンテナンスコストを考慮すると、長期的な使用の観点からは、その総合的なコストの方が競争力があります。
6. 実用的なアプリケーションシナリオへの適応
上記の特性に基づいて、リチウム電池は、携帯性、耐久性、寿命に対する要求が高く、比較的十分な予算があるユーザー、たとえば、頻繁に旅行したり、社会活動に頻繁に参加したりする電動車椅子のユーザーに適しています。一方、鉛蓄電池は、初期費用が低いため、価格に敏感で、使用頻度が低く、活動範囲が狭いユーザーに適しています。たとえば、主に自宅にいて、たまに近所を移動する高齢者は、鉛蓄電池を搭載した電動車椅子で基本的なニーズを満たすことができます。しかし、屋外活動に頻繁に参加し、移動の利便性を重視する障害を持つ若い人にとっては、リチウム電池を搭載した電動車椅子の方が良い選択肢です。
電動車椅子の用途において、リチウム電池と鉛蓄電池はそれぞれ長所と短所があります。リチウム電池技術の継続的な発展とコストの漸減に伴い、リチウム電池は将来的に電動車椅子の分野でより支配的な役割を果たすことが期待されており、ユーザーにより高品質で効率的、かつ環境に優しい移動体験をもたらします。