リチウムイオンバッテリーの仕組みや発火する原因について解説します

パソコンやスマートフォン、そして様々な電動工具でも採用されているリチウムイオンバッテリー。

身近であり、とても便利な反面、その使い方を誤ると思わぬ事故へとつながる場合もあります。

ということで今回は、リチウムイオンバッテリーの仕組みと発火事故を引き起こしてしまう原因について解説していきたいと思います。

ぜひ、参考にされてみてください。　

リチウムイオンバッテリーの仕組み

リチウムイオンバッテリーは、スマートフォンやノートパソコン、電気自動車など様々な機器に利用されているバッテリーの1つです。

乾電池との大きな違いは電池の種類にあり、このリチウムイオンバッテリーは、二次電池と呼ばれる充電して再利用できる種類の電池であることに由来しています。

そして、その仕組みを簡単に説明すると、バッテリー内にリチウムイオンと呼ばれる小さな粒子が含まれており、その小さな粒子が正極と負極の間を移動することで発生する電位差を利用しています。

リチウムイオンバッテリーはどんなものに使われている？

リチウムイオンバッテリーは幅広い用途で使用されていて、たとえば、リチウムイオンバッテリーはスマートフォンや携帯端末、タブレットといった携帯電子機器で一般的に使用されています。

• スマートフォン（例：iPhone、Android搭載機種）
• ノートパソコン
• タブレット
• デジタルカメラ
• 電動自転車
• 電動工具
• ポータブル充電器（モバイルバッテリー）
• ドローン
• 電気自動車（EV）

上記の用途は、リチウムイオンバッテリーが使用されている主要な用途の一部です。

その優れたエネルギー密度や効率、軽量性、および急速な充電能力により、多くの分野で広範囲に使用されています。

リチウムイオンバッテリーが発火する理由とは？

リチウムイオンバッテリーは、エネルギー密度の高さから発火すると言われています。この主な理由について、いくつか原因が挙げられますので、まとめてみました。

過充電・過放電

リチウムイオンバッテリーは過充電への耐性が弱く、バッテリーが過充電されたり、逆に過放電されたりすると、電極にストレスがかかり、バッテリーの劣化やショートが発生し、発火のリスクが高まります。

過充電については知っている方も多いですが、過放電についてはあまり知られていないのが現状です。

過放電とは「電池の容量が0％の状態なのに電力消費を行っている状態」のことを言います。

もう少しわかりやすく言うと、バッテリーが切れを起こした状態で、電源スイッチをONにしたままにしていると「電池の容量が0％の状態なのに電力消費を行っている状態」になります。

過放電により、内部でショートが発生することもよくありますので、注意が必要です。

高温下での放置

リチウムイオンバッテリーは高温に弱く、高温になると安定性が低下し、発火するデメリットが存在します。

高温の熱によって内部の化学反応が促進され、発火のリスクが上がるとされています。

そのため、外部の熱源や高温環境でのバッテリー使用や保管は、問題になるレベルで過熱を引き起こす可能性が高いです。

炎天下の車内はとくに危険ですので注意が必要です。

ちなみに、低温下での作業もリチウムイオンバッテリーの性能を著しく低下させる原因となりますので、こちらにも注意しておく必要があります。

リチウムイオンバッテリーへの物理的損傷

リチウムイオンバッテリーは外部からの物理的損傷に敏感で、穿刺や圧力を受けると電解液が漏れたり、内部の構造が崩れたりする可能性が高いです。

こういった損傷が発火の引き金になることがあります（最近ではリン酸鉄リチウムバッテリーという、安全性が高いものも話題です）。

適切な管理によってリスクを軽減し、発火の可能性を最小限に抑えられるでしょう。また古くなったバッテリーは安全のため、適切に廃棄するのが無難です。

リチウムイオンバッテリーの寿命について

製品によっても寿命はことなりますが、たとえばスマートフォン用のリチウムイオンバッテリーの場合なら、その寿命は2年から3年程度だとされています。

一方、電動自動車で採用されているバッテリーの寿命は「8年または16万km前後」だとされています。

では、電動工具のリチウムイオンバッテリーの寿命はというと「4年から5年前後」が多いようです。

このように、リチウムイオンバッテリーといっても製品によっても、寿命は異なります。しかし、その寿命を縮める原因や発火の原因は共通しています。

ですので、ぜひ、先述した発火の原因にはとくに注意してください。

まとめ

今回はリチウムイオンバッテリーの仕組みと発火事故を引き起こしてしまう原因について解説してきました。

リチウムイオンバッテリーについては、まだまだ知っておきたいことたくさんあります。

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