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リチウムイオン電池の話 スマートフォンのバッテリーを賢く使おう!

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何年か前に世界中でバッテリーが爆発して燃える映像がたくさん流れました。
あのメーカーのスマートフォンはダメだとか
販売直後は、気をつけたほうがいいとか、気にしないとか
いろいろな情報がネット上で乱れ飛びます。

でもバッテリーって中身を知ると危険でデリケートなものなのです。

そこで今回の小僧の教えてITでは、
リチウムイオン電池の話 スマートフォンやモバイルバッテリーを賢く使おう!
についてまとめることにしました。

小難しい話をできるかぎりわかりやすく解説しながらブログにしました。
最後まで読んでいただけたら幸いです。

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日本が商品化したリチウムイオン電池

スマートフォン、モバイルバッテリー、電気自動車などで使われているバッテリーは、そのほとんどが
リチウムイオン電池と呼ばれています。
正式には、
リチウムイオン二次電池
(英語:lithium-ion rechargeable battery)
と呼ばれています。

・1991年、ソニー・エナジー・テックは世界で初めてリチウムイオン電池を商品化
続いて
・1993年にエイ・ティーバッテリー(旭化成工業と東芝との合弁会社)により商品化
・1994年に三洋電機により黒鉛炭素質を負極材料とするリチウムイオン電池の賞品化

そうなんです
日本企業が、世界のトップをきって賞品化に成功しているのです。

それまでに使っていた「ニッケル水素電池」や「鉛蓄電池」に比べて効率、重量、コンパクトに優れていたので世界中に広まります。
スマートフォン、モバイルバッテリーに関しては、ほぼ100%、リチウムイオン電池が使用されています。

リチウムイオン電池の仕組み

リチウムイオンバッテリーは、化学的な反応(酸化・還元反応)を利用して直流の電力を生み出す仕組みです。
超簡単な図を作成したので見てください。

プラスには、リチウムの酸化物
マイナス負極には黒鉛(グラファイト)
電解質には液状またはゲル状のリチウム塩の有機電解質
プラスとマイナスの電解質の間には、セパレータと呼ばれるもので区切られています。

それぞれ材料は、改良が加えられていて、この図、そのものでは、ないと思われます。

危険なリチウム

名前にもなっているリチウム(Lithium、元素記号:Li)は、銀白色のやわらかい金属でナイフで切ることもでき、また金属類の中で最も比重が軽い金属です。

このリチウム、ものすごく危険な物質なのです。
・強い腐食性・炎症性をもつ激毒物
・水と反応すると激しく燃焼
もちろん人体にとって有毒です。

そして「水と反応すると激しく燃焼」
ここが燃えたり爆発したりする要因でもあります。

リチウムは、塩の湖で発見さえていて
ボリビアのウユニ塩湖には、世界中のリチウム埋蔵量の半分の約540万トンがあると推定されています。

充電と発電

発電と充電の仕組みを図にしました。
充電と発電は、イオン電子の移動により発生します。

充電の仕組み

充電は、電気をかけると電解質を通過してプラス側からマイナス側にイオン電子が移動します。
移動することで マイナス側に イオン電子が貯まります。
ダムに水(イオン電子)を貯めるようなものと考えてください。

このプラス側とマイナス側のイオン電子の差を電位差と読んでいます。

発電の仕組み

発電は、マイナス側に溜まったイオン電子が、プラス側に移動することで電気が発生します。
ダムから水を放出するようなものです。
しかしダムと違って放出された水(イオン電子)は、プラス側に貯まります。

この図でいうとイオン電子が、全部で20個書いてあるのですが、プラス側、マイナス側で一定の量になると流れが止まります。
流れが止まります。
これが、「バッテリー切れ」状態です。

もしご興味がありましたら、書籍がでているので読んでみるのも良いと思います。

スマートフォンにとって良いバッテリー運用とは

1.充電しすぎない。

先程の図でイオン電子がマイナス側に貯まることで充電されることを説明しましたが、貯めすぎるとプラス側のイオン電子が減りすぎることでバッテリーにダメージが発生します。
※「物質の原子構造は実際のところ、すべてのリチウムを取り去ると崩れてしまうのです」
エネルギー貯蔵研究者 ケント・グリフィス氏
https://www.ch.cam.ac.uk/group/grey/person/kg376

最近のスマートフォンに搭載されているバッテリーは、制御されているので問題が起こらないように制御されているので大丈夫と言われています。

2.0%まで使わない。
先程の充電の話と同じように0%になった場合、マイナス側のイオン電子の数が極端に減るために影響がでます。
バッテリーにとって健康状態とは、充電を20〜80パーセントの間とも言われています。
ですから0%になるまで使い切らないでください。

3.Wi-FiやBluetooth接続をオンにすると寿命が減る。
Wi-FiやBluetoothに接続するときに携帯電話が浪費する電力が大きく、急激なバッテリー消費となります。
しかし、バッテリー消費の最大の要因は、Wi-FiやBluetoothが、相手を探しに何度も繰り返すことで生じるため、
安定したWi-Fiに接続しているときは、それほど大量な消費にならないと思われます。

使わないときは、こまめな停止がよいと思われます。

4.純正ではない充電器は悪影響を及ぼす。
100均などで売っている充電器の使用は止めましょう。
バッテリーの寿命を縮めます。
ショート、過充電などで火災の原因になる可能性もあります。

ノートパソコンや専用の充電器、または、ANKERなどの充電器を使いましょう。
自分は、充電機器が増えたので一度に5つ充電できるこれを使っています。
急速充電もできるし、コンセントの奪い合いもなし、充電器も熱くならず、オススメです。

5.モバイルバッテリーは、安物は危険
モバイルバッテリーは、スマートフォンより大きな容量のバッテリーなので取扱には、特に注意してください。
最悪の場合は、爆発、火災などが起きる可能性があります。

AnkerCheeroならば、安全性が考慮されているのでまず大丈夫でしょう。
保証もしっかりされています。

長時間用外出するなら10000mAh(ミリアンペア)以上でこれをオススメします。

また、会社に行く時は、5000mAh(ミリアンペア)程度でコンセント付き、出先でも充電できるこれをオススメします。

「安心と品質は、おカネで買え」ではありませんが、低価格のものと安全装置などを含めて差がありますので長期的には、コストがよいことになります。

6.充電ケーブル
充電器やモバイルバッテリーが優秀でもケーブルがその性能を出すことができないと充電がされなかったり、最悪ショートなどを起こして故障の原因になるので、きちんとしたものを使いましょう。
充電器と合わせてANKER製品ならば安心です。

7.暑いところに置きっぱなしをしない。
クルマの中に置きっぱなしは止めましょう。

「バッテリーは熱くさせないほうがいいでしょう。充電しているときにバッテリーが熱くなりすぎたり、日光が当たるところやクルマの中に置いておくのはよくないですね」
エネルギー貯蔵研究者 ケント・グリフィス氏
https://www.ch.cam.ac.uk/group/grey/person/kg376

バッテリーの図解野中の電解質は、熱に弱く、高熱になると壊れます。
一方寒いところは、バッテリーの寿命にはあまり影響がないのですが、バッテリーの元気がなくなります。

8.バッテリーのアプリに注意
バッテリーの効率を上げるとか、長持ちさせるとかというアプリケーションがありますが、ものによっては、悪影響がある場合があります。
最新のOSである、Android 9(Pie)では、AIがバッテリー調整をしてくれるのでおまかせしましょう。

9.分解しない
バッテリーの中には、有毒物質や発火性のあるもので作られているので
絶対に分解しないでください。
ものすごく危険です。

まとめ

普段あまり気にしないスマートフォンやモバイルバッテリーですが、少しだけ気を使ったあげてください。

充電器
ケーブル
充電しすぎない
全部使わない
暑いところに置きっぱなししない

これだけでバッテリーの寿命が違ってくると思われます。
神経質になることもありませんが、最低限、ケーブルや充電器は、しっかりしたものを使いましょう。

では、よいバッテリーライフを過ごせるよう 参考にしていただけたら幸いです。
では、また次回 お会いいたしましょう。

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