バッテリーの寿命

最終更新日 2023年09月07日

満充電容量の減少

バッテリーは様々な要因で劣化し、満充電容量が減っていきます。一定以上減少すると寿命です。主な劣化要因は充放電の繰り返しです。例えば、工場出荷時の満充電容量が10,000mAhとすると、10,000mAhよりも減っていきます。満充電容量が減るとバッテリー動作時間が短くなります。バッテリー搭載機器を選ぶときは、満充電容量が減っていく(バッテリー動作時間が短くなっていく)ことを考慮する必要があります。

バッテリーの膨張

バッテリーが劣化し寿命を迎えると膨張する場合があります。膨張する原因が劣化とは限らず、不具合、落下等の衝撃、充電機器の不具合による過充電等があります。劣化で膨張の場合は安全上の問題がありませんが、それ以外の原因で膨張している場合は発火や爆発する可能性があります。原因の特定が難しいので、膨張したら使用中止がよいです。膨張したらメーカーのウェブサイト等を利用し、リコール対象か調べてみるとよいです。リコール対象なら使用中止が必須です。

昔と比べるとリチウムポリマーバッテリーが普及しており膨張が起きにくいです。リチウムポリマーバッテリーはリチウムイオンバッテリーに分類されますが、電解質に違いがあります。リチウムイオンバッテリーでは電解質が液体ですが、リチウムポリマーバッテリーではゲル状でありガスが発生しにくいです。

寿命の目安

リチウムイオンバッテリーの寿命の目安は、一般的には充電回数300〜500回です。バッテリーの劣化を抑える改善が進み、劣化しにくいものだと600〜800回です。充電の仕方や使用環境によって変わるので、あくまでも目安です。

充電回数の定義

充電回数は、合計100%分の充電を行うと1カウントです。0〜100%まで充電すると1カウントです。100%から50%まで減り100%まで充電する、以上を2回繰り返すと100%(50%+50%)分を充電したことになり1カウントです。100%分の放電を行うと1カウントする場合もあります。充電回数だとわかりにくいので、充電サイクルと言う場合があります。

メーカーの試験方法

メーカーが寿命を測定するために試験する場合、0%から100%まで充電し0%まで放電する、以上を繰り返します。私達ユーザーは完全に充電切れになってから100%まで充電を行うことがあまりないでしょうから、実際には寿命を迎える充電回数が違ってきます。

充電の仕方によって劣化のしやすさが違うためであり、例えばバッテリーは100%に近づくほど劣化しやすいので、80%まで充電を続けていると寿命が延びます。使用環境の温度も影響が大きく、温度が高いほど劣化が早まります。

実際にユーザーが使用すると、満充電状態かつ温度が高い環境で保存という最も劣化しやすい条件が続く時間が長くなりがちなので、メーカーが公開する寿命の目安よりも早く寿命を迎える可能性が高いです。

寿命の定義

一般的には、定格容量(工場出荷時の最大容量)の半分50%以下になったときが寿命です。約50％まで低下すると急激に劣化が進み急激に容量が減っていくためです。50%とは限らず70%等になったときを寿命としている場合もあり統一されていません。

バッテリーが使い物にならなくなったなら寿命とする場合もあります。そうなったと判断する基準がバッテリー搭載機器や人によって違いますが、全く充電できないほど劣化したのであれば使い物になりません。劣化するほどバッテリー動作時間が短くなります。充電できてもバッテリー動作時間が大幅に短くなったら使い物になりません。例えばスマートフォンの場合、バッテリー動作時間が30分もなければ使い物になりません。バッテリー動作時間が半分程度になると、多くの人が使い物にならないと判断すると思われます。

セルバランス

一般的には、携帯電話やスマートフォン等の小型機器よりもノートパソコンの方が早く寿命を迎える場合が多いです。その要因はセルバランスにあります。携帯電話ではセルが1つですが、ノートパソコンでは多数のセルを直列に接続しており、このような場合にセルバランスの影響が出てきます。

各セルの残量に大きな差が発生する現象を、セルバランスの崩れと呼びます。セルをコップ、セルの残量をコップに入れられた水の量に例えると、セルバランスの崩れとは複数のコップの間で水の量が異なる状態です。セルに充電をコップに水を入れるに例えると、充電開始時点で最も水の量が多いコップが先に満杯になり、他のコップは満杯になりません。充電の余地があるセルが満充電になるまで充電すればよさそうですが、既に満充電のセルにも充電し続けることになり危険なのでできません。

放電するとき最も残量が少ないセルが切れたらバッテリー切れになります。セルバランスの崩れが激しくなると、充電完了後でも一部のセルの残量が少なく早期にバッテリー切れになり寿命です。

劣化する理由

バッテリー内部には正極(プラス極)と負極(マイナス極)があります。正極と負極の材料が製品によって違いますが、一般的には正極がコバルト酸リチウム、負極が炭素です。

放電するとき、正極へ向かってリチウムイオンが移動します。劣化の主な要因は、正極表面にあるコバルトが化学変化し、正極表面にリチウムイオンを通しにくい薄い膜ができるためです。リチウムイオンが通りにくくなり容量が低下し劣化します。満充電(100%)状態だと内部のエネルギー量が増加しガス圧力が高まり、化学変化が進みやすくなるので劣化が早まります。満充電だと充電量50%と比べて劣化が倍近く早まります。これが満充電がよくない理由です。温度が高いほど化学変化が進み劣化しやすいです。これが高温環境での充電、放電、保管がよくない理由です。

主に充電と放電を繰り返すと発生する劣化なのでサイクル劣化と呼びます。充電や放電をしなければサイクル劣化を防げます。使用するには充電や放電をするしかありませんのでサイクル劣化を防げません。

保存劣化

保存劣化とは、使用せずに放置でも起こる劣化です。特に満充電(100%)状態や完全放電(0%)状態で放置すると劣化するので、これらの状態に限って放置すると起こる劣化を指す場合もあります。サイクル劣化と同様に正極表面に薄い膜ができ劣化します。サイクル劣化よりは劣化が遅いですが、特に満充電状態や完全放電状態での放置だと劣化が早いのでよくありません。

ニカドバッテリー、ニッケル水素バッテリーの寿命の目安は、一般的には充電回数500回です。合計100%分の充電で1回とカウントします。一般的には、寿命とは定格容量の半分50%以下になったときです。

高温環境を避ける

リチウムイオンバッテリーは充電、放電、保管するときに温度が高いほど劣化します。特に充電・放電で大電流が流れるときにバッテリー自体の発熱が大きいので、環境温度が高いと劣化しやすいです。高温環境を避けると寿命が延びます。放置中は油断しがちであり、日差しが強い日中の自動車の中や、部屋の直射日光が当たる場所や、暖房器具に近い場所等に放置がよくありません。涼しい場所で使用するとしても放熱口を塞ぐ等して機器内部の温度上昇にも注意が必要です。スマートフォンの場合、スマホケースによっては熱がこもりやすいので、本体が高温になる場合はスマホケースを取り外すとよいです。

低温環境を避ける

リチウムイオンバッテリーを0度を大きく下回る低温で充電すると安全性の問題があります。充電するときはリチウムイオンが正極から負極へ移動します。低温だと移動中のリチウムイオンがリチウム金属として析出しやすくなり、最悪異常発熱や発火につながります。そこまで起きればもう使用できません。通常は冬の寒い地域でも暖房が効いた室内で充電すると思われますが、0度を大きく下回る低温環境での充電を避けるとよいです。

放電・保管では安全性の問題がありませんが、放電に必要な化学変化(酸化還元反応)が起きにくくなるので、バッテリーの持ちが悪くなります。化学反応の速度が低下しリチウムイオンの移動がしにくくなり、通常よりも速く電圧降下し始めます。電圧が降下していき一定以上の電圧ではなくなると放電が止まりバッテリー切れとなりますが、電圧降下が速まっているのでバッテリー切れになるまでの時間が短くなります。

高温環境を避けることも考慮すると0〜45度の範囲内での充電・放電・保管、できるだけ劣化を抑えたい場合は5〜35度の範囲内が望ましいです。

80%充電

リチウムイオンバッテリーの寿命を延ばすには80%まで充電がよいです。100%満充電状態だと劣化が早まるためです。効果が大きく寿命が1.5倍程度に延びます。ある程度のバッテリー駆動時間を確保するために80%なので、80%ではなくても十分であれば、例えば70%でもよいです。足りない場合は100%にするとよいです。充電後すぐにバッテリー動作で使用する場合、100%が長く続かないので100%まで充電でもあまり気にする必要がありません。

バッテリー搭載機器によっては、100%にならないように充電を80%等に設定できます。設定ができない場合、80%になったらACアダプター(充電器)やモバイルバッテリーを取り外して充電を止めます。Windowsではタスクバーの通知領域で残量を確認できます。残量表示がおかしくなる場合があり過信禁物です。表示されている残量の割りにはバッテリー駆動時間が短い等、何か異変を感じたら残量表示がおかしい可能性があります。原則的には一度充電して使い切れば直ります。それでも直らなければ、バッテリーが寿命に近づいており残量が正しく捉えられなくなった可能性があります。

トリクル充電する

トリクル充電とは、リチウムイオンバッテリーに弱い電流を流し少しずつ低速充電することです。例えば、就寝中に充電する等、充電時間が長い場合、80%まで高速充電したらトリクル充電すると、100%満充電状態の時間を減らせ劣化を抑えられます。100%に近いときに高速充電すると劣化しやすく、トリクル充電により劣化を抑えられます。バッテリー搭載機器がトリクル充電に対応であれば利用可能です。自動的にトリクル充電になるか手動設定が必要かは機器によって違います。

トリクル充電は、自然放電による減少分を補い100%満充電状態を維持するために活用されてきた充電です。リチウムイオンバッテリーで低速充電にも使用されるようになりました。

機器によっては100%を維持するためにリチウムイオンバッテリーへトリクル充電します。頻繁に放電と充電が繰り返し発生するので寿命が縮むと見聞きしますが、その意味では縮みません。僅かな放電量と微弱な電流による充電量が同じになるようにして100%を維持するので、充電と放電が繰り返し発生するわけではありません。劣化しやすい100%が続くという意味では寿命が縮みます。トリクル充電すると100%まで充電するので、80%まで充電よりは劣化が早まり寿命を縮めます。

継ぎ足し充電をしない

ニカドバッテリー、ニッケル水素バッテリーはメモリー効果が発生するので、継ぎ足し充電せずに使い切ってから充電するとよいです。リチウムイオンバッテリーはメモリー効果が発生しないので継ぎ足し充電しても大丈夫です。

異常に多くなるほど継ぎ足し充電をしない

リチウムイオンバッテリーでも継ぎ足し充電が異常に多いと劣化します。単に充電したら(100%分充電ではない)カウントする充電回数にも限度があり、異常に充電回数が多いと劣化します。通常使用では大丈夫です。継ぎ足し充電が多くても1日に数回程度だと思われますが、その程度であれば問題ありません。

ACアダプター等を付けっ放しでも問題ありません。自然に放電する量を補うように充電するトリクル充電を行うか、一定以上の自然放電があると充電します。後者だと継ぎ足し充電が多くなりますが、異常なほど多くなりません。

充電しながら使用しない

昔はリチウムイオンバッテリーに充電しながら使用するのがよくなかったです。昔はバッテリーへの充電と放電が同時に行われる機器が多く、発熱が大きく温度が上昇し劣化しやすいためです。今ではバッテリーへの充電とは別の電力供給で動作する機器が多く発熱があまり大きくなりません。もしバッテリー部分が異常に熱いと感じるのであれば充電と放電が同時に行われる機器の可能性が高いため、充電しながら使用しない方がよいです。

ゲーム等の負荷が高い処理によりバッテリー以外の部品の発熱が大きくなり内部の温度が上昇する場合、充電しながら使用しない方がよいです。温度が高いほど劣化しやすいためです。45度を超えてくると劣化が激しく充電を止めて冷やすのがよいほどです。

満充電後ACアダプター付けっ放しにしない

ニカドバッテリー、ニッケル水素バッテリーは、未使用でも自然と放電する電気量が大きく、弱い電流で充電し続けるトリクル充電が必要です。今では満充電後もACアダプター付けっ放しがよいです。

昔はトリクル充電機能がない機器が多く、その場合は付けっ放しがよくないです。多少の放電後に充電という繰り返しが多く発生するとメモリー効果により早期に寿命を迎えるリスクがあります。今でもトリクル充電機能がない機器を使用する場合は、同様に付けっ放しがよくないです。

リチウムイオンバッテリーではメモリー効果が発生しません。正極の材料によってはメモリー効果が発生しますが、ノートパソコン、タブレット、スマートフォン等に普及しているリチウムイオンバッテリーではメモリー効果が発生しない材料を正極に使用しています。メモリー効果が発生しないので、トリクル充電機能がなく継ぎ足し充電するリチウムイオンバッテリー搭載機器が多いです。ACアダプター付けっ放しにすると自己放電(自然放電)により少し容量が減ったら継ぎ足し充電します。

過充電しない

過充電とは、100%満充電後さらに充電し100%を超えることです。どのバッテリーも過充電すると最悪故障や火災につながる恐れがあり危険です。昔は過充電を防ぐ機能がない機器がありましたが、今ではありません。もし存在すれば危険です。もし過充電保護機能がない場合、充電完了後にACアダプター等を取り外し電力供給を断つ必要があります。

100%満充電状態を維持しながら充電を続けることを過充電と呼ぶのを見聞きしますが、間違いです。「過」という漢字からわかりますが、過充電とは充電し100%を超えるという意味です。

一定容量に長期間保持しない

リチウムイオンバッテリーは一定容量に長期間保持がよくないです。放電しない状態が長期間続くと、放電するために必要な化学変化が起こりにくくなります。100%に限らず80%等に長期間保持する場合もよくありません。月に1回程度は完全放電し充電するとよいです。

衝撃、外圧を与えない

バッテリーへ衝撃、外圧を与えると故障する恐れがあります。特にリチウムイオンバッテリーが危険で、最悪発火や爆発につながる恐れがあります。衝撃や外圧で使えなくなれば、ある意味寿命です。

バッテリーには異常を検知したら充電・放電を止めて保護する回路があります。バッテリー搭載機器を高い場所から落としてしまったり、機器の上に座ってしまったり、犬や猫が機器をかじってしまったり、子供が機器を乱暴に扱ったりしてしまうと、衝撃や外圧が加わり保護する回路が壊れる恐れがあります。実質的に保護回路がない状態になり危険です。

衝撃、外圧を与えてしまい、前よりも異常に発熱するのであれば使用を止めるとよいです。発煙があれば必ず使用中止です。発火、爆発する恐れがあります。

満充電にならない原因を解消する

リチウムイオンバッテリーが劣化し寿命を迎えると満充電できない場合がありますが、劣化による寿命以外が原因の場合があり、その場合は原因を解消すると復活します。

充電しても満充電にならない機器が増えていますが、満充電を防ぐ機能があるためです。機器によっては自動的に有効になっており、手動で無効にすると満充電できます。

セルバランスの崩れにより充電しても100%にならない場合があります。セルバランスの崩れとは、各セルの残量に差が出ることです。最も残量が多いセルが満充電になると充電が止まり、全体で見ると満充電になりません。分解して各セルを取り出し、充電し残量を同じにすればよいですが、最悪故障や火災につながるリスクがあるので推奨できません。

過充電・過放電を防止するための機能があります。この機能に問題が生じ過充電になると誤判断し充電が止まり、充電しても100%にならない場合があります。過充電と判断する充電量として誤ったデータを記憶するような現象なので、デジタルメモリー効果と呼びます。完全放電するまで使い切れば機能が元に戻り満充電できます。完全放電してから長期間放置すると過放電となり急速に劣化が進みますので注意が必要です。定期的に完全放電させると問題の発生を防げます。50回の充電ごとに1回完全放電させれば十分です。

残量が多く早く完全放電させたい場合は、消費電力が高くなる用途に使えばよいです。ノートパソコンであれば、CPUやGPUの負荷が高くなる用途、例えば動画編集、画像編集、PCゲームがあります。YouTube等の動画投稿サイトを無線LANで利用し、目の疲労に気をつけながらディスプレイの輝度を高めに設定して視聴する使い方も消費電力が高くなります。

バッテリーを温める

バッテリーを温めると残量が回復し復活します。ニカドバッテリー、ニッケル水素バッテリー、リチウムイオンバッテリーで効果があります。必ず回復するわけではなく、バッテリーが低温環境によって残量が減少したようになっている場合、まるで寿命を迎えたように早期にバッテリー切れになりますが、温めると復活します。

急激な温度変化が生じるとバッテリーに結露が発生する恐れがあります。例えば、ストーブ等の暖房器具の近くに置いて温めるのがよくないです。手のひらで温める、体温が伝わりやすいポケットに入れて温める等、ゆっくりと温めるとよいです。

バッテリーの接触をよくする

バッテリーの接触の悪化が原因でバッテリーの持ちが悪くなっている場合、接点復活剤を使用し接触をよくすると持ちがよくなる場合があります。バッテリーの接触不良に使用できる接点復活剤を使用するとよいです。接触の悪化がないと効果がありませんが、効果が出れば寿命が延びたようになります。

バッテリーを取り外したことがなくても接点に汚れ等がある場合があり、やってみる価値があります。ただし、バッテリーを取り外せないタイプだとできません。

バッテリーを冷やす

過放電状態になり充電ができないと寿命です。過放電状態のニッケル水素バッテリーやリチウムイオンバッテリーを冷蔵庫で冷やすと復活し寿命が延びる場合があります。冷やす期間は2〜3日が目安であり常温に戻します。もし試すのであれば結露に注意が必要です。短絡(ショート)が発生すると最悪故障や火災につながります。

残量50%にし保管する

リチウムイオンバッテリーは100%(満充電)に近いほど劣化するので、残量50%にし保管すると寿命が延びます。ニカドバッテリー、ニッケル水素バッテリーは自己放電する電力量が大きいので、この保管方法が適していません。

もっと残量が少ないと劣化を抑えられますが、バッテリーが自己放電し徐々に残量が減り、残量が0の状態が長期間続くと過放電になり故障します。残量を50%にし余裕を持たせておけば、1年経っても残量が0にならず過放電を防げます。ただし、バッテリーによって自己放電する電力量が違い、残量表示が正確ではなかった可能性も考慮し、半年に1回程度は残量に問題ないか確認がよいです。

冷やして保管する

バッテリーを保管する場合、冷蔵庫に保管すると寿命が延びます。バッテリーが温度が高いほど劣化するので、冷やすと劣化を抑えられるためです。ニカドバッテリー、ニッケル水素バッテリー、リチウムイオンバッテリーで効果があります。

結露の発生に注意が必要であり、短絡(ショート)が発生すると最悪故障や火災につながります。冷暗所に保管でも十分効果があるので、この保管方法を推奨します。

冷やして保管する(乾電池)

マンガン乾電池やアルカリ乾電池も冷蔵庫で保管すると寿命が延びますが、あまり効果がありません。これらの乾電池を冷蔵庫で保管すると結露が発生し、付着した水分により自己放電が多くなったりサビが発生するリスクがあります。あまりメリットがなくリスクがあるので、冷蔵庫ではなく温度や湿度が低い冷暗所での保管がよいです。

バッテリー搭載機器によってはバッテリーが寿命を迎えるとメッセージが表示されます。例えば、ノートパソコンの画面に「バッテリー交換してください」等のメッセージが表示される場合があります。寿命を迎えていなくてもメッセージが表示される場合があります。その場合は、バッテリーの放電やBIOS設定の初期化を行うとメッセージが表示されなくなる可能性があります。これらの操作を実施してもメッセージが表示されるなら寿命を迎えた可能性があります。

寿命を迎えると満充電しても短時間でバッテリー切れになります。それでも電源コンセントによる電力供給でも動作する機器であれば使用できますが、充電・放電が発生します。バッテリーの異常を検知したら充電・放電を停止する保護回路があるので問題ありません。100%安全ではないので可能であればバッテリーを取り外す、取り外せない場合は機器の使用を止めるのが無難です。

某パソコンメーカーへ聞くところによるとノートパソコンのバッテリーが寿命を迎えた状態で使い続けると、ノートパソコンが正常に動作しない問題が発生したり、バッテリーの発火等につながり安全性に問題が発生する場合があるそうです。要はバッテリーが寿命を迎えたら使わないでくださいという回答でした。

ここからはあくまでも私の意見ですが、パソコンメーカーが少しでも懸念があるなら使用中止と言わざるを得なく、実際はリスクは小さく特に気にせずに使い続けても大丈夫だと思われます。世の中には使い続けている人が多くいると思われます。もし無視できないほどリスクが大きく安全性に関わる事故が多発しているなら周知徹底されているはずです。パソコンメーカーのサポート情報等にバッテリーが寿命を迎えたら使わない方がよいとわかる情報が見られますが、特に知らない人が多いと思われます。

しかし、昔から私もバッテリーが寿命を迎えても使い続けていますが、いつか発火等の事故が起き後悔する日が来るかもしれません。使い続けるかは自分で判断するようお願いします。何か起きても自己責任です。バッテリーを取り外せない場合は無理ですが、もし不安があるならバッテリーを取り外して使うとよいです。ただし、バッテリーを取り外した状態だと電源コンセントに接続しても使えない場合があります。

バッテリーが膨張していたり異常に発熱している等、何らかの異常が見られるなら使用中止がよいです。

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