リチウムイオン電池のリフレッシュ方法は存在するのか?【リチウムイオン電池の復活】

リチウムイオン電池のリフレッシュ方法は存在するのか?【リチウムイオン電池の復活】

 

リチウムイオン電池は高電圧、高容量、高エネルギー密度、長寿命などのメリットがあるためスマホバッテリーや電気自動車搭載電池、家庭用蓄電池などの採用されています。

 

二次電池の中で性能を比較したとしても、個人で使用する場合や独立型電源(オフグリッド)などで使用する場合はリチウムイオン電池が最も適しているといえるでしょう(リチウムイオン電池の課題としては、リチウムイオン電池の発火事故の急増などからわかるようにリチウムイオン電池の危険性(安全性)であるといえます。)

 

IOT化が今後進むにつれ、リチウムイオン電池の重要性がより増していきますが、リチウムイオン電池が劣化してきた際に、劣化状態から復活させる「リチウムイオン電池のリフレッシュ方法」というものは存在するのでしょうか?

 

ここでは、リチウムイオン電池のリフレッシュ方法に関する以下のテーマで解説しています。

 

・リチウムイオン電池のリフレッシュ方法は存在するのか?

 

・バッテリーを冷やすと復活するというのは本当なのか?

 

・鉛蓄電池やニッケル水素電池ではなぜリフレッシュ方法が存在するのか?

 

というテーマで解説していきます。

 

 

リチウムイオン電池のリフレッシュ方法は存在するのか?

結論から言いますと、リチウムイオン電池にはリフレッシュ方法(復活方法)というものは存在しません

 

そのため、リチウムイオン電池は一度劣化すると回復できないため、できるだけ劣化させないように、長持ちするように使用することが重要になります(※スマホバッテリーを始めとしたリチウムイオンバッテリーを長持ちさせる使い方はこちらで詳細を解説しています。)

 

バッテリーが劣化したら復活させるという考え方でなく、バッテリーを大事に扱い長持ちさせるようにしましょう。

 

リチウムイオン電池の劣化は外部から強いエネルギーをかけたりすることで改善するものではなく、経年劣化のような、ものを使用する上で避けられない劣化のようなイメージをするといいです。

 

バッテリーを長持ちさせる使い方を以下で確認していきます。

 

①高温下に置かないこと

 

一般的になリチウムイオン電池(正極材にコバルト酸リチウムのような酸化物系を使用、負極材に黒鉛を使用、電解液に有機溶媒系の材料を使用)では、負極での化学反応による劣化の影響が比較的大きいです。

 

化学反応は温度依存性があり、高温であるほど劣化が早くなります(専門用語ではアレニウスの式というものに従います)。

 

そのため、高温下にスマホバッテリーのようなリチウムイオン電池を放置すると劣化(容量劣化や内部抵抗の上昇)が進みますので、暑い場所に貯蔵しないように気を付けましょう。

 

②満充電状態にしないこと

 

先に述べたように、リチウムイオン電池の劣化の原因の一つには黒鉛負極での化学反応によるものがあります。

 

この化学反応は満充電状態(SOC100%)の方が早く進むという性質があります。つまり、満充電状態の方が負極への負担がかかり(電圧が大きいため)により劣化しやすい傾向にあります。電池の自己放電(自然放電)も大きくなる傾向にあります。

 

そのため、満充電状態で放置することはリチウムイオンバッテリーの寿命を短くしてしまいます。リチウムイオンバッテリーの寿命を伸ばすためにも、満充電状態にすることはできるだけ避けましょう。

 

なお、充電状態が低いほど劣化もしにくいために、できるだけ充電率(SOC)を低い状態で仕様し、バッテリーの寿命を伸ばすように心がけましょう。

 

③使用する電池残量の幅を小さくすること

 

スマホバッテリーに使用されるようなリチウムイオン電池では黒鉛負極の被膜形成(SEI)による被膜形成だけでなく、充電や放電の繰り返しによるサイクル劣化というものも起こります。

 

一言でいうと、充電や放電の繰り返しにより、リチウムイオンが正極材や負極材中にインターカレーション、脱インターカレーション(出し入れ)されます。

 

リチウムイオン電池の出し入れが起こると正極材・負極剤が膨張収縮を繰り返し、結果として電池に負担がかかり、劣化を早めます。

 

そのため、サイクル劣化を伸ばすためには電池を使用する充電率(SOC)の幅を狭くしましょう。
例えばSOC0~100でなく、SOC20~70%程度で使用するとバッテリーの寿命を伸ばすことができます。

 

 

もう一度記載しますが、リチウムイオンバッテリーを復活させる(リフレッシュ)方法というものは無いため、大事に扱って寿命を伸ばしていきましょう。

 

また、スマホ用のリチウムイオン電池であれば、スマホ自体の設定やスマホアプリの過剰な使用をやめること、充電しながらの使用を避ける、充電しっぱなしで寝ることなどは劣化を早めるため、気をつけましょう。

 

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バッテリーを冷やすと復活するというのは本当なのか?

先にも述べたように、劣化したリチウムイオンバッテリーを冷やしても、復活することはありません

 

しかも、基本的にバッテリーは冷やすと内部抵抗が上がるために、容量や出力が低下します。つまり、低温であるほどリチウムイオン電池では容量が小さく、内部抵抗が大きくなります

 

リチウムイオン電池を冷凍したとしても、効果はありませんので、気を付けましょう。

 

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鉛蓄電池やニッケル水素電池ではなぜリフレッシュ方法が存在するのか?

それでは、なぜ鉛電池ニッケル水素電池では電池が急激に劣化した場合、リフレッシュ方法(復活方法)というものが存在するのでしょうか?

 

鉛電池にリフレッシュ方法が存在する理由としては、鉛電池の構成材料である電解液に硫酸水溶液(H2SO4)を使用していることが挙げられます。

 

鉛バッテリーにおいて充電や放電の繰り返しを行うと、この電解液の硫酸水溶液中の硫黄成分(S)が電極表面で析出する「サルフェーション」という現象が起こります。

 

サルフェーションが起こると電極での反応がスムーズにいかなくなるために、バッテリーの内部抵抗が上がり、電池の性能劣化が起こります。

 

ただ、サルフェーションという現象は外部から強いエネルギーを瞬間的に加えることで、取り除くことができます。

 

そのため、鉛電池では復活方法というものが存在し、具体的にはサルフェーションを取り除くためのパルス充電と呼ばれる、瞬間的に外部から大きなエネルギーをかける方法によるリフレッシュさせることができます。

 

つまり、電池が一度劣化しても回復することができるといえます

 

ニッケル水素電池においては、鉛電池のような化学的な反応が起きて、劣化するのではなく、メモリー効果と呼ばれるあるところで充電を止めることを繰り返すとその充電率(SOC)付近のみにおいて、作動電圧が低下するという現象が起こります。

 

つまり、ニッケル水素電池におけるリフレッシュ(復活)方法としてはメモリー効果の悪影響を取り除くことであり、一度完全に放電しきってから、満充電まで充電するということを行うだけでこの影響を少なく、バッテリーを復活させることができます。

 

リチウムイオン電池ではメモリー効果の影響が少ないために復活方法が無いともいえます。

 

各々の電池にあったリフレッシュ方法やリチウムイオン電池のような復活しにくい電池ではより大事に扱うようにしましょう。

 

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