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第276回:リチウムイオン電池 とは
大和 哲 大和 哲
1968年生まれ東京都出身。88年8月、Oh!X(日本ソフトバンク)にて「我ら電脳遊戯民」を執筆。以来、パソコン誌にて初歩のプログラミング、HTML、CGI、インターネットプロトコルなどの解説記事、インターネット関連のQ&A、ゲーム分析記事などを書く。兼業テクニカルライター。ホームページはこちら
(イラスト : 高橋哲史)


現在の携帯電話向けバッテリーの主流

 2006年現在、携帯電話に使用されている電池として、ほとんどの機種に「リチウムイオン電池」が利用されています。使い切っても充電すれば何度も再利用できる電池のことを「二次電池」と言いますが、リチウムイオン電池は、電池の+極側に、コバルト酸リチウムなどLi(リチウム)を含有する複合酸化物を、電解液として六フッ化リン酸リチウムなどリチウム塩を溶かした有機溶媒やポリマーなどを用いた、二次電池です。

 リチウムイオン電池の特徴は、その高エネルギー密度です。つまり、ボディサイズのわりに大きな電力を取り出すことができるため、小型化高性能化が進む携帯電話などの電子機器やノートパソコンなどで、近年、急速に使用が拡大しました。

 リチウムは、取り扱いが難しい物質です。リチウムイオン電池に使われるリチウム塩類は、熱安定性が高くなく60℃程度の比較的低い温度で熱分解を起こす物質も多くあります。

 そのためリチウムイオン電池には、自動車のバッテリーなどによく使われる鉛蓄電池や、ラジコンやおもちゃによく使われるニッケルカドミウム(ニッカド)電池、携帯電話やノートパソコンなどにも多く使われていたニッケル水素電池などと比較すると、熱に弱く、特に充電時の取り扱いに注意を必要とするという弱点もあります。また、発火などの危険性もあり、他の種類の充電池以上に、過充電には危険が伴いました。

 現在使われているリチウムイオン電池では、充電時の電圧電力制御をマイクロコンピュータで簡単に行なえるようになったため、安全に使えるようになりました。携帯電話の場合、端末内部にFET(Field Effect Transistor)を利用した過充電保護回路を組み込んでおり、ユーザーは特に意識することなく、充電して携帯電話を利用できるようになっています。

 それでも、危険性そのものがなくなったわけではありません。従って、リチウムイオン電池を絶対に分解してはいけません。海外では、中国などで生産された模造リチウムイオン電池の中に保護回路を省略した製品が出回り、携帯電話が発煙、発火、爆発するなどの事故が起こったこともあります。そのため、一部メーカーでは、偽造防止のためにホログラフシールを電池パックに貼付したり、ユーザーに「純正以外の電池パックを使わないこと」を呼びかけたりするなどの対応を行なっています。


リチウムイオン電池の充電の仕組み

 電池の充電には、利用する電池、充電時間によってさまざまな充電方法が利用されます。

 時間で分けると、長い順に普通充電、短時間充電、急速充電となります。普通充電は8〜15時間、短時間充電は3〜8時間、急速充電は1時間半以内の時間で充電することを指すのが一般的です。携帯電話のリチウムイオン電池では、充電時から電池を保護するよう内蔵のマイクロコンピュータで電圧・電流制御を行なっているため、どの機種でも急速充電が利用可能となっています。

 リチウムイオン電池では普通、電池がある電圧まで充電されるまで一定の電流を送り、その後、一定の電圧で充電を行なう「定電流・定電圧充電」で充電されます。このように制御すれば、急速充電が可能となり、しかも、長時間充電しつづけると電流が低減するので過充電の可能性が減ります。ちなみに、この方式の場合、充電装置は定電圧充電状態となったときや、一定値まで電流が下がった場合に、充電完了とみなしています。


電池電圧が一定になるまで定電流で、その後、定電圧で電流を流す。
電池電圧が一定になるまで定電流で、その後、定電圧で電流を流す。


(大和 哲)
2006/06/06 11:02

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