リチウムイオン電池の寿命の詳細と劣化モード。リチウムイオン電池が使われる電子機器とは
リチウムイオン電池の寿命を見極めることは現代生活を送る上で欠かせないこととなっています。 というのはリチウムイオン電池の寿命は実用的な二次電池として一番長いとされていることから、年々小型・軽量化が進んでいく携帯電話や ノートパソコンなどを中心とし幅広い携帯用電子機器に使用されているからです。ノートパソコン操作中に突然バッテリーが電池切れとか笑えません。
これらの電池の中でも比較的電力をそれほど必要としない電子機器に搭載されるリチウムイオン電池は、 コバルト系正極を用いているのですが、近年コバルト材料が高騰してきておりコバルトだけではなく ニッケルやマンガンを含んだ正極を使った電池も使われ始めています。
携帯電話用電池などと比べ大容量の電力を必要とするビルのバックアップ電源等や 電気自動車用のバッテリーとして使う為の研究もかなり活発におこなわれていますが、安全やコスト的な観点から コバルト系ではなくマンガン系の正極を用いたリチウムイオン電池を対象として開発が行われています。
リチウムイオン電池の寿命を劣化のモード別に大きく区別すると、サイクル寿命とカレンダー寿命の２つに分別されます。 サイクル寿命とはリチウムイオン電池を充電するときや、リチウムイオン電池が放電していくときの 電気化学的及び物理的変化によって起こる劣化モードであり、通常はある同じ条件で充電と放電を繰り返して、 充放電サイクルの数と電池の容量の減少具合をグラフにプロットしたものにより評価されています。 これは携帯電話等のメイン電源として使われるものや、電池貯蔵用の主電源の一部分として繰り返し 充電と放電を繰り返す使用方法である電池がこの劣化モードに当てはまります。
リチウムイオン電池の寿命の劣化モード２つめはカレンダー寿命と呼ばれるものです。 カレンダー寿命はリチウムイオン電池が継続してずっと充電状態でありつづけることによって 電気化学的変化によって起こる劣化モードであり、電池の容量の経時特性によって評価されます。 ビルなどに設置されている停電時対策用のバックアップ電源に代表されるような、 普段は使用されずに無負荷状態で満充電状態を維持するために充電されたり、 他にも負荷はかかっている状態で使用されながら充電される浮動充電と呼ばれる使用形態の場合、 更に広い意味では保存しておける寿命もこのカレンダー寿命に分類されます。
リチウムイオン電池の寿命はその使用形態により大きく変化することになります。 携帯電話のリチウムイオン電池の場合、ユーザーの使用方法は千差万別であり ほとんど使用しないが毎日充電を繰り返す場合や、充電したあとは自分が使用するまで 長時間電源を切って持ち歩くような用途の方もいるので寿命をひとくくりにして評価することは難しいでしょう。