リチウムイオンバッテリーの正しい扱い方とは

電気自動車（EV）で駆動用として使われるリチウムイオンバッテリーは、電極がどの種類であっても、精密な製造と、使用時の適切な管理と制御が、快適な利用と安全の決め手になる。

一方、エンジン車からEVまで、すべてのクルマで使われる補器用としての鉛酸バッテリーは、そこまで厳密な取り扱いを意識させられることはなかった。もちろん、バッテリー上がりなどでほかから電気を融通してもらう際など、電極の取り扱いには慎重さが求められ、不用意に正極（+）と負極（-）が接触すると火花が飛び散るなどの危険があるため、気配りは必要だった。

しかし、EVのリチウムイオンバッテリーは、発火や熱膨張といった事故につながる危険性があり、安全の確保には万全の構えが必要だ。同じことは、リチウムイオンバッテリーを使うスマートフォンなどにもいえる。ただEVは、使用する量も電圧もスマートフォンの比ではない。リチウムイオンバッテリーはなぜ、それほど慎重な取り扱いが必要なのか？　リチウムイオンバッテリーは、数種類あるバッテリーのなかでも高性能であることから、EVでの爽快な走りや、長距離移動をもたらす。

ここでは、リチウムイオンバッテリーと鉛酸バッテリーの特性を比較してみよう。

1セル当たりの電圧は、リチウムイオンバッテリーが約3.7V（ボルト）とされるのに対し、鉛酸バッテリーは約2Vである。これを6セル組み合わせることで、補器用の12Vバッテリーになる。ディーゼルエンジンの大型車は、始動時により高い電圧を必要とするので、12Vバッテリーをふたつ直列につないで24Vにしている。電圧の面で、リチウムイオンバッテリーは鉛酸バッテリーに対して2倍近く高性能である。

次に、エネルギー密度（Wh/kg）は、リチウムイオンバッテリーが約50～260Wh/kgであるのに対し、鉛酸バッテリーは約25～50Wh/kgである。リチウムイオンバッテリーは2～5倍も大きなエネルギーをもっている。

さらに、過充電になると電極の結晶が崩れることで短絡（ショート）し、熱を持ち、膨張したり発火したりする材料が使われている。そもそも大きなエネルギーをもち、高い電圧を発生するリチウムイオンバッテリーは、慎重に取り扱う必要があるのは当然だ。

ちなみに、マンガン酸やリン酸鉄の電極を使うリチウムイオンバッテリーは、過充電となっても容易に短絡しにくい結晶構造をもつ。

鉛酸バッテリーは、放電し過ぎると再び充電できなくなる懸念はあるが、基本的には満充電で保持するのがよく、比較的安定した特性のため、特別な管理を必要としない扱いやすさがある。保守を意識するなら、数年使った鉛酸バッテリーをさらに長もちさせたければ、一度放電し、そこからゆっくり充電しなおすと、ある程度回復して使い続けることができる。それでも一般的にはそこまで管理を意識することなく、3年前後で交換するのが一般的である。

充電に適切な管理が求められるリチウムイオンバッテリーは、EVでは数百セルを搭載し、これを直列と並列に組み合わせて使用することで、高い電圧で爽快にEVを走らせ、なおかつ並列による容量の確保で長距離移動を可能にしている。

車両に積載された状態での最大電圧は、350Vほどになる。また、容量は軽自動車の20kWhから、大型EVでは100kWh近く搭載する例もある。

1セルの高性能さに加え、組み合わせにより高電圧かつ高容量のリチウムイオンバッテリーを搭載するのだから、充電や放電において管理が必要になるのは当然といえるだろう。