スマホの電池 どうして劣化していくの？

電極の構造が変化

　スマートフォンに内蔵された充電池は充電を繰り返すと、性能が低下していく。電池の劣化はどのようにして起こるのだろうか。

　電池から電気を取り出せるのは、電池の内部で化学反応が起こるからだ。使い捨ての電池だと、化学反応は起こってしまえば、元には戻らないが、スマホなどに使われる充電式の電池はそうではない。東京理科大教授の駒場慎一さんは「充電することで電池の中身を化学反応前の状態に戻すので、何度でも電気を取り出せる」と話す。

　スマホなどに使われる充電式の電池がリチウムイオン電池だ。正極（＋）にはリチウムを含む酸化物、負極（－）には黒鉛などが使われる。二つの電極は電解質が溶けた溶液の中につかっている。

　充電して電池に電気が流れると、正極の酸化物に含まれていたリチウムが電荷を帯びた小さな粒子「イオン」となり、電解質の中を負極に移動する。こうして負極にはリチウムがたまるが、一定の「枠」があり、いっぱいになった時を「満充電」という。スマホ画面で「残量100％」と表示された時がそれだ。

　逆に、スマホを使用すると、電池から放電が起こる。負極にたまっていたリチウムイオンが解放されたように正極に戻り、これに伴って電子の流れが生じる。つまり、電気が取り出せる。

　この充電と放電の繰り返しは永遠には続かない。電池内部で化学反応が繰り返されることで、電極に使われている材料が劣化していくからだ。正極や負極の構造は、充電や放電で少しずつ変化し、リチウムイオンを収める枠が少なくなる。リチウムそのものも徐々に別の化合物に変化し、イオン化する量が減っていく。

　一般に、500回充電すると電池の容量は60％程度まで下がると言われる。500回といえば、1日1回として1年半ほどの計算になるが、これはあくまで残量ゼロから満充電までの充電を1回と数えた場合の理論値だ。例えば、残量50％から満充電にする充電は0・5回と数えられるので、通常の使い方なら、もっと長持ちするようだ。

高温に注意、劣化しやすく

　充電池の劣化は避けられないとして、少しでも遅らせる方法はあるのだろうか。

　これまでは満充電時に劣化が起きやすく、満充電を避けることが電池を長持ちさせると言われてきた。だが、最近の機種は、そう神経質になる必要はなさそうだ。NTTドコモの横尾雅之さんは「満充電になると自動的に充電が止まります」と話す。また、電池を使い切るまで充電を控える必要もないという。

　警戒すべきは熱だ。リチウムイオン電池は高温になると化学反応が促され、劣化が加速する。駒場さんによると、電池の温度が45度を上回ると、特に要注意。夏場の日中に車のダッシュボードに放置したり、サウナに持ち込んだりするのは禁物だ。

　横尾さんは「充電しながらスマホを長時間使い続けないように」と呼びかける。特にオンラインゲームや動画閲覧などは大量のデータを処理するので、スマホのコンピューターが高温になる。そこに充電の発熱が加わり、電池はさらに劣化しやすくなる。注意したい。