リチウムイオンバッテリーを長持ちさせる方法とその理由 ー電池のしくみ(5)

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バッテリーを高温状態にするのが良くない理由

高温に弱いのは全てのバッテリーに言えることですが、リチウムイオンバッテリーは大容量・高電圧の電池であるため、かなり簡単に高温状態に達してしまいます。

バッテリーが高温状態になると、正極に使われている金属と結合している酸素が分離してしまい、陽極の金属が正常に電子の受け渡しが出来ない状態になってしまいます。また、電解液に使われている有機溶媒は酸素と結びついて燃焼反応を起こしやすくなるため、発火のリスクも高まります。

ご存知の通り、酸素は気体ですので、大量の酸素が発生するとバッテリー自身が膨張することにもなります。消耗の進んだバッテリーが膨張するのは、酸素が発生しているからなのです。

酸素を含まない物質を使えれば良いのですが、リチウムと反応して電子の受け渡しをするには、酸素と結合した金属が最適であり、なかなか代用品が見つかりません。

また、高温状態では、密閉された電池内部の圧力自体も高まっており、電池の消耗以前にリチウムが予期せぬ反応をし易い不安定な状態でもあります。特に、そのような高温状態で充電を行ってリチウムに過剰なエネルギーを与えると、発火や爆発事故に繋がりますので危険です。

満充電の状態は特に高エネルギー状態になっていますので、高温状態での電池の劣化も激しいです。ただ満充電にしたからといって、劣化するわけではありませんが、高温状態になりやすく、劣化しやすい状態でもありますので注意しましょう。

急速充電が良くない理由

高速充電が最新型スマホのメリットとしても謳われるようにもなっているため、ある程度の消耗対策は取られるようになっています。しかし、急速充電・急速放電を行うと、綺麗に化学反応が起こらないケースが増えたり、電池が高温になる事が多く、結果として正極や陰極に異物が発生しやすくなって電圧の低下・容量の低下に繋がります。

高速充電は機器やバッテリー側で制御する機能であるため、バッテリーの容量によって高速充電と通常充電を切り替えているケースも多いです。その場合は、通常充電が行われる容量帯で充電するように心がけるとよいでしょう。

とは言え、充電に時間がかかるデメリットもある上、「使いきり」や「高温使用」に比べれば、大きな消耗には繋がるケースは少ないです。メーカーの提供する高速充電用の充電器を使っていれば、そこまで大きな問題にはならないでしょう。

ただし、メーカーの保証しない急速充電器などを使っての充電は電池の消耗を早める事になりますので、出来る限り控えてください。

長持ちさせるためのテクニック

やってはいけない事を3つ上げましたが、実際にどうすれば良いかという部分で不明な点が多いでしょう。そこで、リチウムイオンバッテリーの長持ちテクニックを列挙していきます。

  • 電池残量は10%未満にしない
  • 誤って使いきってしまってもすぐに充電する
  • 高温になる場所に保管しない
  • 満充電時にポケットに入れない
  • 電池残量は30-90%前後を意識する
  • 満充電時の温度には特に気をつける
  • 充電器に挿しっぱなしにはしない
  • 長時間放置時は50%前後の残量で

理由については以下のとおりです。

電池残量を10%未満にしないのは、容量が少なくなって起こる低電圧状態を可能な限り防ぐためです。10%以下は電池の消耗が早まるというわけではありません。

誤って使いきってしまっても、その状態で放置しなければそこまで消耗は大きくなりません。早めに充電しましょう。また、使い切りそうになったら電源を早めに切っておくのも手です。

高温になる場所。車のダッシュボード、直射日光が当たる場所、電子機器の上、などなど。バッテリーが熱を受けて高温になってしまう場所は避けた方が賢明です。

できればポケットにも入れたくありません。多少入れたところで何の問題もありませんが、満充電時には避けたいです。満充電状態で40℃を超えると、通常よりも温度による劣化の影響が激しくなります。

電池残量は30-90%前後を意識しましょう。継ぎ足し充電による劣化は殆どありませんので、半分くらいになったら充電し、満充電になる前、もしくは満充電になったら充電を止めるようにすれば良いでしょう。

満充電の状態では、特に温度に気を使いましょう。満充電の状態で充電器につないでゲームをやったり、充電中に高温になる場所に置くなどはもっての外です。ノートパソコンのUSBで充電し、ノートパソコンの上にスマホを置いて充電する光景もよく見ますが、ノートパソコンの熱をバッテリーが受けているので良くありません。

充電器に常時挿しっぱなしにする場合には、アプリの挙動に気をつけましょう。過充電になったり、異常加熱するというのは、バッテリー内部に制御装置が入っているので起こりません。しかし、充電中にバックグラウンド稼働するアプリなどが多数入っていると、充電中に温度が上がりやすくなります。そして、満充電でも動き続けてしまうと、温度が上がりやすくなり、気付いたら40℃を優に超えているなんてこともあります。

長時間放置する場合、満充電状態は避けましょう。電源を切っていたとしても、満充電状態での長時間放置は電池の劣化を早めます。自然放電による容量低下は非常に小さいので、30%ぐらいの残量でも1年程度は十分保ちます。いつ使うか分からないと言う場合には、70%前後にしておくと良いでしょう。ただ、あまり少なくして自然放電だけで過放電になってしまうといけないので、少な過ぎも厳禁です。

まとめ

基本的には、リチウムイオンバッテリーの温度と電池の使い切りに気をつけていれば良いでしょう。

普段から使っている人は電池の温度上昇に注意し、あまり使わない人は知らないうちに電池切れするような状況を避ければ問題はありません。

「え? これってダメなの? 電池を長持ちさせるにはこうするのが良いって聞いたんだけど・・・」
というような、誤解もよく見られるでしょう。

そんな誤解の真実ついて知りたい方は、次回の記事で詳しくご説明します。

 

電池のしくみ(6):リチウムイオンバッテリーにまつわる良くある誤解とその理由