過充電とは?過充電すると何が起こる?

過充電とは?過充電すると何が起こる?

 

最近では、リチウムイオン電池の発火事故なども多く発生し、電池の安全性への関心がみなさん高まっているかと思います。

 

リチウムイオン電池の安全性を評価する試験として、安全性試験と呼ばれるものがあります。

 

代表的な安全性試験としては、過充電試験外部短絡試験過放電試験内部短絡試験などが挙げられ、それぞれの耐性を評価します。

 

こちらのページでは、過充電試験で評価を行う過充電に関する

 

・そもそも過充電とは?

 

・過充電となる原因と対処方法

 

・iphoneやAndroidなどのスマホバッテリーはなぜ過充電にならないのか?

 

というテーマで解説しています。

 

 

そもそも過充電とは?

 

過充電とは、リチウムイオン電池などの二次電池が満充電状態(SOC100%)からさらに充電された状態のことを指します

 

過充電状態になると、程度の小さい過充電で済めば少し容量が減るなどの小さな劣化で済みますが、程度の大きい過充電となった場合に、電池が高温になり破裂、発火に至る場合があります。

 

一般的にはCCCV充電により、電池に対応した充電上限電圧以上にならないように制限して電池が充電される製品が多いですが、非常灯でのトリクル充電であったり、下で解説する組電池におけるシステム異常などで過充電となる場合があります。

 

また、電池の構成材料により、過充電時の安全性は大きく変わります。

 

特に正極活物質の構造安定性と過充電時の安全性の高さの関係が深いと考えられています。

 

オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムを使用した電池では、過充電などの異常時も結晶構造が崩壊することなく、酸素を放出しないため、安全性が高いといわれています。

 

ただし、上記材料を使用した電池であったとしても、過充電になることで電池が高温になり電解液の蒸気が放出される場合があります。

 

そのため、身近に使用する中でもできるだけ過充電が起きないよう、心掛ける必要があるのではないかと思います。

 

過充電となる原因は以下のようなものが挙げられます。

 

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過充電となる原因と対処方法

 

対応していない充電器を使用してしまった場合

 

基本的には、ある製品に対応している充電器があり、他の充電器で充電できないよう差込口が対応充電器専用となっていたりと工夫がされている場合が多いです。

 

ただし、対応していない充電器を使用できる場合もまれにあり、さらに充電電圧などが製品充電時の推奨電圧より高い場合などに過充電になる場合があります。

 

きちんと製品に対応している充電器を使用していきましょう。

 

 

組電池製品においてシステムの異常により電池のバランスが崩れた場合

 

例えば、直列に3つ電池が接続された組電池があるとします。

 

そして、何かしらの異常状態によりセルのバランスを保つ機能を持ったシステムが故障したとし、かつセルの個体差により充放電を繰り返すうちにセルのバランスがそれぞれSOC100%, 50%, 50%の組電池になったとします。

 

この状態で、組電池として満充電、つまり下記図中のSOCの合計量が300となるまで充電すると、一つ目のセルがSOC134%と過充電状態になります(並列につないである組電池でも同様にバランスのずれから過充電になる場合があります。

 

このように、滅多に起こらないが起こる可能性があることが重なることで過充電になる場合があります。

 

この場合は自分自身ではどうしようもないため、組電池の膨れや異臭などを感じたら、取扱い説明書に記載の内容の通り対処したり、記載されていない場合は購入メーカーに問い合わせしたりと早めの対応を行いましょう。

 

 

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iphoneやAndroidなどのスマホでは電源つけっぱなしでもなぜ過充電にならないのか?

 

過充電の危険性について上で述べてきましたが、リチウムイオン電池が過充電状態になると爆発(破裂・発火)がおこる可能性があります。

 

特に身近に使用しているスマホ搭載電池であったり、家庭用蓄電池などが発火したらとてもこわいですよね。

 

それでは、なぜiphoneやAndroidなどのスマホでは、充電器側に過充電防止回路が組み込まれているために一定の電気量を入れたら止まる仕組みとなっています。

 

そのため、夜中に充電しっぱなしでも過充電にならずに100%(満充電)状態で止まっているのです。

 

詳しくはCCCV充電という方法でリチウムイオン電池は充電されるため、充電上限電圧になったら充電が止まる仕組みになっています。

 

ただ、睡眠中に電源につけっぱなしにして、満充電状態に近いほどバッテリーが劣化しやすくなります。

 

そのため、電池を長持ちさせたいのであれば、寝ている間にリチウムイオンバッテリーを満充電にせず、SOCが80%程度でとどめとく方がよいです。

 

また、最近ではiphoneやAndroid用の過充電防止用のスマホアプリ(満充電状態のリマインダー)などがあるようですが、基本的なスマホ充電器には自動で過充電防止(100%で充電を止める)を行う機能がついているため、特に気にしなくていいです。

 

iphoneやAndroidなどのスマホを夜に充電したまま寝ることをしても、火事になることはないです。iphoneやAndroidなどのスマホ用の過充電防止用のケーブルなどといった専門的なものを使用することもなく、通常の純正品を使用すれば過充電にならないため、安心してください。

 

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