リチウムイオン電池とは?廃棄方法や仕組み・飛行機への持ち込み可否も解説

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私たちが普段使っているスマートフォンやノートパソコンなどには、繰り返し充電できるリチウムイオン電池が使用されています。再生可能エネルギーの普及やEV化を背景に市場規模は拡大傾向にありますが、事故のリスクから取り扱いには十分な注意が必要です。

そこで本記事では、リチウムイオン電池の仕組みや特徴について解説します。誤った廃棄の問題や、寿命を延ばすためのコツも掲載しているので、リチウムイオン電池を安全かつ効率的に扱えるようになりたい方は、ぜひ最後までご覧ください。

リチウムイオン電池とは

リチウムイオン電池とは、リチウムと呼ばれる金属を使用した二次電池(蓄電池)です。二次電池は、充電して繰り返し使える電池を指します。長寿命・小型・軽量という特徴を持ち、電気自動車やスマートフォン、パソコンなど、活用事例は多岐にわたります。

リチウムイオン電池の主な構成要素は、正極・負極・電解液・セパレータです。それぞれに使われる材料によって、いくつかの種類に分けられます。正極と負極は接触しないよう、セパレータで仕切られているのが特徴です。

リチウムイオン電池の仕組み

リチウムイオン電池は、正極と負極の間をリチウムイオンが行き来することによって充電・放電を行う仕組みです。充電時には、負極から正極に向かって電流が流れます。

リチウムイオンは電解液を介して正極から負極へと移動していき、負極側に蓄積されます。放電時には、リチウムイオンが負極から正極に移動するため、放電電流が発生するのです。

リチウムイオン電池の特徴3選

再生可能エネルギーの普及やEV化の進展に伴い、リチウムイオン電池の需要は急速に拡大しています。リチウムイオン電池の特徴は、以下のとおりです。

  • 特徴1|エネルギー密度が高い

  • 特徴2|寿命が長い

  • 特徴3|自然放電に強い

それぞれの特徴について、詳しく見ていきましょう。

特徴1|エネルギー密度が高い

リチウムイオン電池のエネルギー密度は、他の電池に比べて最も高い値です。エネルギー密度とは、単位体積または質量当たりに蓄えられるエネルギー量を指します。

電池の種類別にエネルギー密度を比較した表は、以下のとおりです(※1)。

電池の種類

形状

重量エネルギー密度

体積エネルギー密度

リチウムイオン電池

18650

201Wh/kg

520Wh/L

ニカド電池

単一

39Wh/kg

110Wh/L

ニッケル水素電池

単一

61Wh/kg

195Wh/L

鉛蓄電池

角型

40Wh/kg

82Wh/L

エネルギー密度が最も高いリチウムイオン電池は、同じエネルギーに対して最も軽量・コンパクトな二次電池と言えます。そのため、モバイル機器の電源に最適です。

※1参考:日刊工業新聞「リチウムイオン電池の基本」

特徴2|寿命が長い

リチウムイオン電池は、他の電池に比べてサイクル数が多く、長寿命を誇ります。サイクル特性に優れており、長期間安定した電力を得られるでしょう。サイクル数とは、充電量が0%の状態から100%まで充電し、再度0%になるまでを1サイクルとしたときの回数です。

リチウムイオン電池の寿命が長い大きな理由として、メモリー効果がない点が挙げられます。メモリー効果とは、浅い充放電を繰り返すことによって、電池容量が見かけ上減少していき、使用中に電圧が急激に低下する現象です。充放電によって寿命は短くなります。

一方、リチウムイオン電池にはメモリー効果がなく、寿命への影響がありません。

特徴3|自然放電に強い

リチウムイオン電池の自己放電率は1ヵ月で1〜2%程度と、他の二次電池と比較して低い傾向にあります。自己放電率とは、蓄電されている電力が時間の経過とともに放電していく割合です。たとえ、電池を使っていなかったとしても、放電時と同様の化学反応が起きます。

自己放電率が低ければ低いほど、使い勝手の良い電池と言えるでしょう。リチウムイオン電池を100%の状態で保管して1年が経過しても、充電量は80%程度も残っています。

リチウムイオン電池の廃棄​問題

スマートフォンやタブレットなど、身近なものに活用されているリチウムイオン電池ですが、廃棄の方法を誤ると大事故につながりかねません。リチウムイオン電池の廃棄​問題は全国的に問題視されており、各自治体が警告を呼びかけています。

リチウムイオン電池の廃棄方法を誤るリスクや、正しい捨て方について見ていきましょう。

誤った廃棄で発火・発煙事故に発展

近年、リチウムイオン電池を使用する製品が一般ごみに混入し、ごみ収集車やごみ処理施設で発火・発煙のトラブルが相次いでいます。ごみ収集車やごみ処理施設における火災事故の発生件数は年々増加傾向にあり、令和元年から令和5年への増加率は約2倍です(※2)。

リチウムイオン電池の事故が多い原因として、本体から電池を取り外せない製品が多い点や、表目がプラスチックで覆われていて区別がつきにくい点が挙げられます。

※2参考:環境省「リチウム蓄電池関係」

リチウムイオン電池は回収ボックスで廃棄

リチウムイオン電池はそのまま一般のごみとして捨てられません。廃棄する際は、市区町村のゴミ分別ルールを確認した上で、リサイクル回収を行う店舗に持ち込みましょう。

一般社団法人JBRCは、資源有効利用促進法に基づき、リチウムイオン電池を含む小型充電式電池の回収・リサイクルを行っています。リチウムイオン電池の回収先は、家電量販店やホームセンターなどに設置された青色のリサイクルマークが付いた回収ボックスです。

リチウムイオン電池を使った製品一覧

リチウムイオン電池は、大容量の電力を蓄えられる上に軽量化できる便利な二次電池です。その性能の高さから、身の周りにある以下のような電化製品に内蔵されています。

  • モバイルバッテリー

  • スマートフォン

  • タブレット

  • ワイヤレスイヤホン

  • 電子タバコ

  • デジタルカメラ

  • ハンディファン

  • 腕時計

  • 充電式工具

2020〜2024年度の5年間でリチウムイオン電池に起因すると考えられる発熱・発火事故136件のうち、最も多かった製品は64件でワイヤレスイヤホンでした(※3)。

※3参考:消費者庁「リチウムイオン電池使用製品による発火事故に注意しましょう」

リチウムイオン電池の寿命を延ばすコツ3選

リチウムイオン電池の寿命は他の電池と比べて長いですが、使い方次第で電池の寿命を早めてしまいます。リチウムイオン電池の寿命を延ばすコツは、以下のとおりです。

  • コツ1|満充電の状態で充電を続けない

  • コツ2|高温・低温環境を避ける

  • コツ3|過放電の状態で放置しない

それぞれのコツについて、詳しく見ていきましょう。

コツ1|満充電の状態で充電を続けない

リチウムイオン電池が100%の状態になっているにも関わらず、電源につないだまま充電を続けると、寿命を早めてしまいます。過充電は電池の異常発熱を引き起こし、発火に繋がる恐れもあるのです。充電量が80%程度になったら、充電ケーブルを抜きましょう。

コツ2|高温・低温環境を避ける

リチウムイオン電池は、高温・低温環境での使用がバッテリーの劣化につながるので注意してください。リチウムイオン電池の使用温度範囲は、充電時に0〜40℃です(※4)。

40℃を上回る環境下で充電した場合は、容量の劣化が早まったり、膨れが大きくなったりします。反対に0℃に近い低温で充電した場合、充電量は減少します。

※4参考:Panasonic「使用上のお願い 使用温度範囲について」

コツ3|過放電の状態で放置しない

リチウムイオン電池は、電気をほとんど使い切った過放電の状態での放置も厳禁です。過放電の状態が続くと、負極に用いられている銅箔が溶けて劣化し、最終的には充電できない状態にまで達します。しばらく使用しない場合も、適度に充電した状態で保管しましょう。

リチウムイオン電池を扱う際の注意点3選

リチウムイオン電池には発熱・発火等事故の危険性が常に潜んでいるので、取り扱いに注意が必要です。リチウムイオン電池を扱う際の注意点を紹介します。

  • 注意点1|飛行機の預け入れ荷物に入れられない

  • 注意点2|電池に強い衝撃や圧力を加えない

  • 注意点3|高温多湿な場所で充電しない

それぞれの注意点について、詳しく見ていきましょう。

注意点1|飛行機の預け入れ荷物に入れられない

リチウムイオン電池本体は、飛行機の預け入れ荷物に入れられません。一方、以下の条件を満たす場合に限り、機内持ち込みは許可されています(※5)。

  • 一人当たり20個まで:リチウム含有量が2g以下、または100Wh以下

  • 一人当たり2個まで:100Whを超え、160Wh以下

リチウムイオン電池が内蔵された製品は、リチウム含有量2g以下のもの、または160Wh以下のものは、一人あたり15台まで機内持ち込み・お預けともに可能です。リチウム含有量が2gを超えるものや、160Whを超えるものは、機内持ち込み・お預けともにできません。

規定内容は航空会社によって異なるので、注意してください。

※5参考:ANA「機内持ち込み・お預かりに条件があるもの」

注意点2|電池に強い衝撃や圧力を加えない

リチウムイオン電池に、強い衝撃や圧力を加えてはいけません。電池が変形したり、電池内部の保護機構が壊れたりして、発熱・破裂・発火の原因になります。万が一、リチウムイオン電池が損傷したり、異常が生じたりした場合は使用を控えましょう。

注意点3|高温多湿な場所で充電しない

リチウムイオン電池を高温環境下で充電すると、電解液がガス化して膨張したり、内部でショートして熱暴走が起きたりする恐れがあります。熱暴走によって数百度まで温度が上昇すると、可燃ガスに点火して発火・爆発に直結するのです。

また、多湿な環境も回路基板に悪影響を与えます。リチウムイオン電池の内部に水が浸入すると、回路基板のショートやトラッキング現象が起こり、発熱・発火につながるのです。

リチウムイオン電池搭載のポータブル電源とは

大容量を備えながら軽量・小型化も実現するリチウムイオン電池は、家庭の非常用電源に最適です。家庭の停電対策や節電対策などには、ポータブル電源が活躍します。

ポータブル電源とは、内部のバッテリーに大量の電気を貯めこみ、コンセントがない場所でも電化製品に給電できる機器です。ポータブル電源の用途を紹介します。

  • 災害による停電時も、冷暖房機器や調理家電を稼働し続けられる

  • 電気料金の安い時間帯に蓄電した電気で日中を過ごせる

  • ソーラーパネルから蓄電した無料の電気で生活できる

  • アウトドアで電化製品を駆使して、快適な生活が送れる

  • 屋外の現場作業で電動工具を稼働して、作業効率を上げられる

  • リモートワークでパソコンやスマホの充電切れに困らない

リチウムイオン電池が搭載されたポータブル電源を選べば、コンセントからの電気供給が途絶えた状況でも、十分な電力を確保できます。軽量コンパクト設計により、室内外問わず、女性でも気軽に持ち運べるでしょう。

長寿命のリン酸鉄リチウムイオン電池採用|おすすめの製品

家庭に導入するポータブル電源は、リン酸鉄リチウムイオン電池を採用するタイプがおすすめです。リン酸鉄リチウムイオン電池は、他のリチウムイオン電池と比較しても、高い安全性と10年以上の長寿命、自己放電率の低さを誇ります。

EcoFlowは、リン酸鉄リチウムイオン電池が採用されたポータブル電源を販売しています。

  • DELTA 3 Plus

  • DELTA 3 Max Plus(2048Wh)

それぞれの製品について、詳しく見ていきましょう。

DELTA 3 Plus

定格出力1500W、容量1024Whのポータブル電源。X-Boost機能で最大2000Wの出力と、拡張後に最大5kWhの大容量を備えており、大家族の停電対策や節電対策にも最適です。約12.5kgの小型設計により、屋内外問わず自由に持ち運べます。

高度な電源自動切り替え機能を搭載しており、停電が起きると10ms未満で電気供給源がポータブル電源に切り替わります。コンセントから最短56分で満充電できるので、使いたい時にすぐ使える点も魅力。出力600W未満の動作時は、動作音がわずか30dBです。

EcoFlow DELTA 3 Plus

・定格出力1500W、X-Boostで2000W、ほぼ全ての家電に対応できる ・DELTA Pro 3専用エクストラバッテリーに接続すると、容量を5kWhに拡張 ・<10ms電源自動切り替え機能搭載で精密機器にも安心して使用できる ・40分で約80%、56分でフル充電可能

DELTA 3 Max Plus(2048Wh)

最大出力3,000W、容量2,048Whのポータブル電源。最大3,800Wの電化製品に対応し、最大10,240Whに容量を拡張できるので、ほとんど全ての電力をまかなえます。4つのAC出力ポートや高出力USB-Cポートなど、計10の出力ポートを搭載しているのが特徴です。

4つのAC出力を2つに分けてコントロールできるので、夜はエアコンと冷蔵庫をオン、照明だけオフ、といった便利な使い方も可能。主要ポートは前面に集約しているので、スムーズに接続できます。X-Stream急速充電技術により、わずか108分で満充電が可能です。

EcoFlow DELTA 3 Max Plus(2048Wh)

・SiC半導体を採用し、省スペースで高性能を実現 ・コンパクトでも定格3,000W出力に対応 ・AC4口+USB-Cを含む10ポートを搭載 ・最短1.2時間で急速フル充電が可能

リチウムイオン電池に関するよくある質問

最後に、リチウムイオン電池に関するよくある質問を紹介します。

  • リチウムイオン電池は膨らむと処分できない?

  • リチウムイオン電池が発火する前兆はある?

  • 過放電したリチウムイオン電池の復活方法は?

それぞれの回答について、詳しく見ていきましょう。

リチウムイオン電池は膨らむと処分できない?

リチウムイオン電池は経年劣化によってガスが発生し、膨張のリスクが高まります。膨張したリチウムイオン電池は、ショートや発火の危険があるため、早急な処分が必要です。

まずは、各地方自治体の提示する方法に従い、処分しましょう。膨張したリチウムイオン電池は回収対象外になっている場合もあるので、ホームページを確認してください。回収対象外になっている場合は、販売元やメーカーで引き取ってもらえるケースもあります。

リチウムイオン電池が発火する前兆はある?

リチウムイオン電池に以下の前兆が現れた場合は、使用を中止してください(※6)。

  • リチウムイオン電池が膨らんできた

  • 使用時に異常な音や臭いがする

  • バッテリーの減りが早くなった

  • 100%まで満充電できない

  • 充電中にリチウムイオン電池が異常に熱い

製造事業者や販売店に相談し、対処を促すのがおすすめです。

※6参考:埼玉県南西部消防局「リチウムイオン電池からの火災にご注意を」

過放電したリチウムイオン電池の復活方法は?

過放電したリチウムイオン電池は保護機能が作動しているため、充電器に接続してもすぐには反応しません。まずは、充電器に接続したまま長時間放置し、少しずつでも電圧が回復するか確認しましょう。短い充電と休憩を繰り返すパルス充電も有効です。

まとめ

本記事では、リチウムイオン電池とはどんな電池かについて解説してきました。

リチウムイオン電池とは、電極にリチウムを使用した二次電池です。正極と負極の間をリチウムイオンが行き来することによって充放電しています。繰り返し再利用できる上に、エネルギー密度が高く、長寿命を誇るのが特徴です。

リチウムイオン電池は、誤った廃棄で発火・発煙事故につながる恐れがあるので、正しいリサイクルを行いましょう。リチウムイオン電池の寿命を延ばすには、過充電・過放電や高温・低温環境での使用を避ける必要があります。

EcoFlowは、長寿命のリン酸鉄リチウムイオン電池を採用するポータブル電源を販売しています。家庭の停電対策や節電対策に活用したい方は、ぜひ製品の購入を検討してください。

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