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リチウム電池は本当にどのくらい持つのか？真実が明らかに
リチウムイオン電池は、負極材にリチウム金属またはリチウム合金を用い、非水系電解液を使用するタイプの電池です。初期のリチウム金属電池は1912年にギルバート・N・ルイスによって提案され研究が開始されました。1970年代にはM・S・ウィッティンガムによりリチウムイオン電池の提案と研究が始められました。リチウム金属は化学的に非常に反応性が高いため、その加工、保管、使用には非常に厳しい環境管理が求められます。このため、長期間にわたりリチウムイオン電池は広く使われていませんでした。しかし科学技術の発展に伴い、現在ではリチウムイオン電池が主流となっています。
リチウム電池は大別して、リチウム金属電池とリチウムイオン電池の2種類に分けられる。リチウムイオン電池は金属リチウムを含まず、充放電が可能である。1996年に開発された第5世代の充電式電池であるリチウム金属電池は、リチウムイオン電池と比較して安全性、比容量、自己放電率、価格性能比において優れた性能を示す。しかし、高い技術レベルが要求されるため、現在ではごく少数の国の企業のみがリチウム金属電池を製造している。
リチウムイオン電池は500回しか充放電できないのか？
多くの消費者は、「リチウム電池の寿命は『500サイクル』」つまり500回の充放電サイクルまでと言われたことがあるだろう。それを超えると、電池は「寿命を迎えた」と見なされる。そのため、多くの人がバッテリーを完全に消耗してから充電することで、寿命を延ばそうとする。しかし、これで本当にバッテリーの寿命を延ばせるのだろうか？
❌ 答えはノーです。リチウム電池の寿命が「500回」というのは、充電回数ではなく、充放電サイクルが500回ということを指します。
充電サイクルとは、バッテリーが完全に満充電の状態から空になるまで使い、再び完全に満充電に戻す一連のプロセスを指し、単に1回充電することと同じではありません。たとえば、リチウム電池を初日は容量の半分まで使用してから満充電にし、2日目も同じことをした場合、これは2回ではなく1回の充電サイクルとして数えられます。したがって、通常1回の充電サイクルを完了するには、数回の充電が必要です。充電サイクルを1回完了するごとに、バッテリーの容量はわずかに減少します。しかし、この減少は非常に小さく、高品質なバッテリーは多数の充電サイクル後でも、元の容量の約80％を維持します。多くのリチウムイオン電池駆動製品は2年または3年経過後も正常に機能し続けます。もちろん、リチウムイオン電池は寿命が来たら交換が必要です。
いわゆる500サイクルとは、メーカーが一定の放電深度（例：80%）で継続的に充電を繰り返した場合に、約625回の充電サイクルを実施し、その結果として500回分の充電サイクルに相当するという意味です。（80% × 625 = 500）（リチウム電池の容量低下などの要因は無視しています）。
しかし、実際の使用環境ではさまざまな要因があり、特に充電時の放電深度が一定ではないため、「500回の充電サイクル」という数値はバッテリー寿命の目安として参考にするに留まります。
正しい表現は次のとおりです。リチウム電池の寿命は、完了した充電サイクルの回数に関係していますが、充電回数そのものには直接関係していません。
簡単に言うと、例えばリチウム電池を初日はその容量の半分だけ使用してから満充電にし、2日目も同じことを繰り返した場合、これは2回ではなく1回の充電サイクルとして数えられます。したがって、通常は数回の充電を経てようやく1サイクルが完了します。充電サイクルが完了するたびに、バッテリーの容量はわずかに減少します。しかし、その減少は非常に小さく、高品質なバッテリーは多数の充電サイクル後でも依然として元の容量の80％を維持しています。これが多くのリチウムイオン電池駆動製品が2年または3年経過しても正常に機能し続ける理由です。もちろん、リチウムイオン電池は寿命が来ると最終的に交換が必要になります。
リチウム電池の寿命は一般的に300～500回の充電サイクルです。一度の完全放電でQ単位の電気を供給できると仮定し、各充電サイクル後の容量低下を無視すると、リチウム電池の寿命期間中に合計で300Q～500Q単位の電気を供給または補充できます。したがって、使用するたびにバッテリー容量の半分を使い切ってから充電する場合、600～1000回充電できます。使用するたびにバッテリー容量の3分の1を使い切ってから充電する場合、900～1500回充電できます。以下同様です。いつでもランダムに充電する場合、充電回数は不確定です。要するに、どのように充電しても、補充される電気の総量は常に300Q～500Qで一定です。したがって、このように理解することもできます：リチウム電池の寿命は充電回数ではなく、充電可能な電気の総量に関係している。深度放電／深度充電と浅度放電／浅度充電とでは、リチウム電池の寿命への影響にほとんど差がありません。
実際、リチウム電池にとっては浅い放電と浅い充電のほうがメリットがあります。深放電や深充電が必要になるのは、製品の電源モジュールがリチウム電池のキャリブレーションを行う場合に限られます。したがって、リチウム電池を搭載する製品では、充電プロセスにあまりこだわる必要はなく、利便性を最優先すべきです。いつでも気軽に充電して構いません。寿命に影響を与える心配はありません。
リチウム電池を規定された動作温度を超える環境（35°C以上）で使用すると、バッテリー容量が継続的に低下し、つまり通常よりも電池の駆動時間が短くなります。このような高温環境下での充電は、電池へのダメージをさらに大きくします。また、比較的暑い場所に電池を保管するだけでも、品質への何らかの悪影響を避けられません。したがって、適切な使用温度を保つことが、リチウム電池の寿命を延ばす有効な方法です。
低温環境、つまり4°C以下の環境でリチウム電池を使用する場合、電池の持続時間が短くなることに気づくでしょう。また、スマートフォンに搭載されている一部の純正リチウム電池は、低温環境では充電さえできないことがあります。しかし、あまり心配する必要はありません。これは一時的な現象です。高温環境での使用とは異なり、温度が上昇すれば、電池内の分子が加熱されてすぐに以前の容量に戻ります。
リチウムイオン電池の性能を最大限に引き出すには、頻繁に使用して内部の電子が常に流れる状態を保つ必要があります。リチウム電池を頻繁に使用しない場合は、毎月必ずフル充電サイクルを1回完了し、充電のキャリブレーション（正確な残量表示のための調整）を行ってください。つまり、完全放電の後に完全充電を行うということです。
適切な用語は「充放電サイクル」であり、「充電回数」という表現は正確ではありません。サイクルとは、バッテリーが完全に満充電の状態から完全に放電されるまでの期間を指します。たとえば、バッテリーを満充電にして、その容量の10分の1を使い、再び満充電にする場合、これは10分の1のサイクルに相当します。つまり、1サイクルを完了するには、このような充放電を10回繰り返す必要があります。同様に、満充電から半分の容量を使い、再び満充電にし、さらにまた半分使い、そして再び満充電にする場合も、合計で1サイクルとなります。この場合、充電は2回行われています。したがって、サイクル数は「バッテリーから放出された総電力量」にのみ依存し、「充電の回数」とは直接関係ありません。
さらに、この公称充放電サイクル回数が達成されたとしても、バッテリーがすぐに使用不能になるわけではありません。むしろ、この回数のサイクル後に、バッテリーの電気エネルギーを蓄える能力が一定のレベルまで低下することを意味しています。
例えば、あるリチウム電池の公称充放電サイクル寿命は「500回のサイクル後でも公称容量の60％以上を維持」となっています。
つまり、500回のサイクル後には、この電池は新品時と比べて約60％の容量しか保持できず、ある程度性能が低下しているということです。これが概要です。
リチウム電池には充電サイクルの回数に固定された上限はありません。信頼できるメーカーの電池であれば、一般的に初期容量の80％以上を維持した状態で少なくとも500回の充放電サイクルに耐えることができ、つまり2年間程度は充電1回で使用可能です。通常、携帯電話の電池は1000回の充電サイクル後に著しい劣化が見られます。
携帯電話のバッテリー保守方法：
- 毎回バッテリーを完全に充電してから使用し、充電サイクルの回数を減らすことでバッテリー寿命を延ばしましょう。
- バッテリーを完全に放電する必要はありません。充電レベルが10%を下回ったときに充電すれば通常問題ありません。
- 純正の充電器を使用してください。汎用充電器は使用しないでください。
- 充電中に電話の使用は避けてください。
- 過充電を避け、バッテリーが満充電になったら充電を停止してください。
はい、実験結果によると、リチウム電池の寿命は充電サイクルの増加とともに短くなります。一般的に、リチウム電池は2000〜3000回の充電サイクルしか耐えられません。
サイクルとは使用のことを指します。私たちはバッテリーを使用しており、使用期間に関心があります。充電式バッテリーの性能を測定するために、サイクル寿命の定義が設けられています。実際のユーザー体験は大きく異なり、異なる条件下でのテストは比較できません。比較を行うためには、サイクル寿命の定義を標準化する必要があります。
国家規格では、リチウム電池のサイクル寿命について以下の試験条件および要求事項を規定しています：周囲温度20℃±5℃の条件下で1Cの電流で充電します。電池端子電圧が充電上限電圧4.2Vに達したら、定電圧充電に切り替え、充電電流が1/20C以下になるまで続けます。充電を終了後、0.5～1時間放置します。その後、1Cの電流で放電を開始し、終止電圧2.75Vまで放電します。放電終了後、次の充放電サイクルを開始する前に再び0.5～1時間放置します。連続して2回の放電時間が36分未満になった場合、サイクル寿命の終了とみなされます。サイクル回数は300回以上でなければなりません。
国家規格の説明：
- この定義では、サイクル寿命試験は深充電・深放電方式を用いて行うことを規定しています ;
- 規制では、このモデルによれば、リチウム電池のサイクル寿命は≥300回のサイクル後でも容量の60％以上を維持すべきであると定めています。 .
しかし、異なるサイクリング条件では、得られるサイクル回数は大きく異なります。たとえば、他のすべての条件を変更せずに、同じ電池モデルのサイクル寿命試験において定格電圧を4.2Vから4.1Vに変更するだけで、電池が深充電されなくなるため、最終的な試験結果ではサイクル寿命がほぼ60％向上します。したがって、カットオフ電圧を3.9Vまで引き上げた場合、サイクル回数は数倍以上増加すると考えられます。
充放電の各サイクルがバッテリー寿命を短くするという主張は、正しく理解することが重要です。 リチウム電池の充電サイクルとは、リチウム電池が完全に満充電状態から完全に放電された状態になり、再び完全に満充電になるまでのプロセスを指します。 これは1回充電するのと同じではありません。さらに、サイクル回数について議論する際には、そのサイクルが行われる条件を考慮する必要があります。これらの条件を考慮せずにサイクル回数を語ることは意味がありません。なぜなら、サイクル回数はバッテリー寿命を評価する手段であり、目的そのものではないからです！
