By Ricky Lai

スマートフォン、ノートPC、デジタルカメラなどに使われているリチウムバッテリーは、使っていくうちに使える容量が低下することが知られています。このリチウムバッテリーの性能劣化の進行速度はバッテリーの使い方次第で大きく変化することが、バッテリー分析装置を製造・販売するCadex Electronicsによって明らかにされており、その分析結果をよく理解することでバッテリー寿命を大きく延ばすことができそうです。

How to Prolong Lithium-based Batteries - Battery University

http://batteryuniversity.com/learn/article/how_to_prolong_lithium_based_batteries

◆リチウムバッテリーを劣化させる要素

1：充放電回数

これはスマートフォンで一般的に使われる1500mAhの新品リチウムバッテリーをCadex7400という分析装置を用いて充放電を繰り返し電池容量の減少を測定したグラフ。バッテリーセルあたりの充電電流値や放電電流値を変化させたいずれの条件でも充放電を繰り返すと電池容量が低下することが確認できます。つまり、充放電を繰り返すことでバッテリーは自然に"ヘタる"ということです。



2：充電深度

リチウムバッテリーの劣化具合に大きな影響力を与えるものとして「放電深度」という要素があります。例えば、容量1000mAhのバッテリーを700mAh分放電する場合、すなわちフル充電状態のバッテリーを残量30％まで使う場合を「放電深度70％」と呼びます。一般に放電深度が深い(割合が高い)使い方ほどバッテリーの劣化を早めるとされています。

これは電池容量が定格値の70％まで低下するまでの充電回数を放電深度別に調べた表。バッテリーを完全に使い切る放電深度100％の使い方では300〜500回の充放電にしか耐えられないのに対して、充電時点でのバッテリー残量が多ければ多いほど、バッテリーが劣化するまでの充電回数を多くできることが分かっています。



3：温度

リチウムバッテリーが「熱」に弱いことはよく知られています。これは各温度条件下にバッテリーを1年間放置した場合、どれだけ充電量を維持できるかを示した表。0度の条件下では40％充電したうちの98％を、100％充電したうちの94％を保持していたのに対して、60度という条件下では40％充電したうちの75％しか、また100％充電した場合でも3カ月後には60％しか残らないという結果になっています。



4：充電電圧

リチウムバッテリーの耐久性に影響を与える要素として充電するときの電圧が挙げられます。安全上の観点から一般的に充電電圧は4.2V以下に抑えられているところ、それ以上の電圧で充電した場合、下のグラフのように充放電回数が増えるにしたがって電池容量が加速的に低下していくことが分かっています。



◆リチウムバッテリー延命対策

以上の調査結果に基づくと、リチウムバッテリーは充電・放電を繰り替えすうちに性能が低下していくのは仕方がないものの、「バッテリーはこまめに充電して、空になるまで使い切るのを避ける」「高温条件下での利用を避ける」「バッテリーを保管する場合も低温の場所を選ぶ」「無理な電圧での充電を避ける」ということに注意すればバッテリー寿命を大幅に伸ばすことができそうです。

具体的な方法としては、「高温条件になりやすい自動車での放置を避けること」や「長期間保管するときは40％程度、充電すること」「涼しく乾燥した場所で使うこと」が効果的で、充電電圧については管理すること自体が難しいので付属の充電アダプターを使用していれば特に注意する必要はないとのこと。また、急速充電器を使う場合でも1C(1.5A)以上の電流をかけるのは避けるべきで、最も適切なのは0.7C(約1A)程度の電流値だそうです。

なお、スマートフォンの無線給電の場合、エネルギーの20％から30％が「熱」として解放されており、この熱によってバッテリーが高温になることが多いため冷却に気を配る必要があるとのこと。また、ノートPCの場合、充電完了後にすぐに充電器をコンセントから抜く必要があるかについては、充電が完了したら自動的に充電がストップするのでアダプタを抜く必要はないそうです。