スマホのバッテリーを含むリチウムイオン電池を長持ちさせる方法

　　スマホのバッテリーを含むリチウムイオン電池を長持ちさせる方法は、使い方によって寿命が短くなることが分かっていますので、代表的な「寿命低下」の原因を知ることによって、リチウムイオン電池を長持ちさせる方法を理解させる解説になっています。

　　満充電を継続する使用方法は、リチウムイオン電池の特性上推奨されないというのは、私には衝撃的でした。

≪劣化の原因項目≫

・満充電の継続による電池性能の劣化

・満充電を継続する使用方法は、リチウムイオン電池の特性上推奨されない

・高温環境での利用・保管による劣化

・過放電による電池性能の劣化

・リチウムイオン電池の保護回路による発火防止

・電池の短絡保護

・過充電の保護

**************************

出典：電気設備の知識と技術

https://electric-facilities.jp/denki1/lithium.html

リチウムイオン電池を長持ちさせる方法

　　リチウムイオン電池は長寿命かつ大出力という利点がある高性能な電池だが、使い方によって寿命が短くなる。代表的な「寿命低下」の原因を紹介する。

『満充電の継続による電池性能の劣化』

　　携帯電話やスマートフォンを新規購入した場合、電池残量はほとんど切れる寸前か、多くとも半分程度の状態で販売される。電池を長時間保存する場合、満充電状態が継続していると寿命が短くなるため、充電量を抑えた状態で販売している。

　　電池が完全に放電すると致命的な損傷を与えるため、長期間に渡って購入されず充電されないことがあっても、完全放電を避けるため半分程度の充電は確保されている。

　　満充電状態での保存は、リチウムイオン電池の劣化を早める原因となる。購入前はユーザーの知るところではないが、使用開始後であっても「満充電となっている期間を短く」という使い方ができれば、同じ電池をより長期間に渡って使用できる。

　　電池を長期間使用していない場合だけでなく、リチウムイオン電池を使用している際も同様である。常に充電器にコンセントを接続した状態にするなど、浅い充電を繰り返しての満充電状態が継続すると、電池の寿命に悪影響を及ぼす。

　　携帯電話は頻繁に持ち歩く機会があるため、常に満充電にしておきたいものである。電池を持たせたいことを理由に、満充電とせずに使用して利便性を損なうのは望ましいことではない。携帯電話やスマートフォンでの利用にあっては、定期的な電池パックの交換を行って対応するのが通例となっている。

『満充電を継続する使用方法は、リチウムイオン電池の特性上推奨されない』

　　携帯電話やスマートフォン、ノートPCなど、毎日の持ち運びを前提としている電気機器は、満充電時間を継続すると電池性能が劣化する。モバイル機器のユーザーは使用中の電池切れを防ぐため「いつも完全充電の状態で使用する」というのが通例となっている。

　　電源プラグが接続された状態では、ほぼ満充電に近い状態がキープされる。電池の充電システムにおいては、過剰に充電されないように保護装置を搭載している。充電100％となっては充電状態を解除し、自然放電で95％前後となっては再度微弱電流で充電するといった「電池にやさしい」充電制御で設計されている。

『高温環境での利用・保管による劣化』

　　リチウムイオン電池は周囲温度25℃を基準にしている。持ち運びを前提としている電気機器に搭載されたリチウムイオン電池は、熱せられた自動車内、入浴中の利用、直射日光にさらされる場所への放置など、過酷な温度環境に晒されることも珍しくなく、温度上昇による寿命の劣化が懸念される。

　　リチウムイオン電池の最高許容周囲温度は「45℃」と規定されている。日本国内の一般的な環境であれば45℃以上の周囲温度になることは考えられないが、直射日光の当たる自動車内への放置、入浴中の利用を想定すると、45℃を超過した危険温度になり得る。

　　電池の温度上昇は寿命の低下だけでなく、本体の電子回路や内部配線の絶縁劣化を引き起こす原因となり、異常発熱による発煙や発火、本体の変形などの不具合につながる。

　　高温条件では電池は著しい性能劣化を引き起こす。これらの影響により一般的に「500回」といわれる充電サイクル回数に至る前に、電池が寿命となる事例も多い。保管方法と利用環境には十分な注意が必要である。

『過放電による電池性能の劣化』

　　電池は過放電に弱い。電池の残量がなくなると、それ以上の放電を避けるため「残量0％」といった表示をして電気機器を停止させる。放電した電池を継続利用すると、最低限必要な電圧を下回る「深放電状態」となり、セルの劣化が著しく進行し回復不能となる。

　　過剰に放電された電池は破損状態となり再度充電するのは難しい。利用不能となるので、放電のし過ぎに注意が必要である。

　　最低電圧が2.8V程度となった時点で、電池の放電を停止するよう保護装置が組み込まれており、通常の使い方であれば過放電状態にはならない。放電された状態で長期間放置しての自然放電や、組み合わせ電池の一部セルが過放電となる事例があるが、過放電状態となったセルは再充電が不能となり、システム全体の電池容量が低下したり、異常発熱や発火につながるおそれがある。

『リチウムイオン電池の保護回路による発火防止』

　　リチウムイオン電池は電力密度が高く、過充電や過放電、短絡の異常発熱により発火・発煙が発生し火災につながる。過充電を防ぐために、電池の充電が完了した際に充電を停止する安全装置や、放電し過ぎないよう放電を停止する安全装置が組み込まれている。

『電池の短絡保護』

　　電池パックの端子間がショート（短絡）した場合、短絡電流と呼ばれる大きな電流が発生する。電池のプラス極とマイナス極を導体で接続した状態では、急激に発熱してセルを破壊し、破裂や発火の事故につながる。

　　短絡電流が継続して発生しないよう、電池には安全装置が組み込まれている。短絡すると大電流が流れるため、電流を検出して安全装置が働くよう設計される。短絡による大電流は即時遮断が原則であり、短絡発生の瞬間に回路を切り離す。

『過充電の保護』

　　過充電の安全装置が組み込まれていなければ、100％まで充電された電池がさらに際限なく充電され、本来4.2V程度が満充電であるリチウムイオン電池が4.3、4.4Vと充電されてしまう。過剰な充電は発熱や発火の原因となる。

　　リチウムイオン電池の発火事故は充電中が多く、期待された安全装置が働かなかったり、複数組み合わされたセルの電圧がアンバランスを起こし、一部セルが異常電圧になる事例もある。セル個々で過電圧保護ほ図るのが望ましい。

『過放電の保護』

　　過放電停止の保護回路は、電子回路によってセルの電圧を計測し、電圧が一定値以下となった場合に放電を停止する。

　　過放電状態に近くなり安全装置が働いた電池は、過放電を避けるため「一定以上まで充電されないと安全装置を解除しない」という安全性重視の設計となっている。

　　モバイル端末において、電池を0％まで使い切ってしまった場合に12時間以上充電しなければ再起動できない、といった制御が組み込まれているのはこれが理由である。電圧は2.8Vを最低電圧としているのは、これ以上電圧が低下すると深放電状態となり、セルの回復不能な損傷を懸念するためである。