ポータブル電源のバッテリー 充電/放電の仕組み、リチウムイオン電池の種類・特徴

みなさんこんにちは !　管理人のありーなです

アウトドアや災害時に役立つポータブル電源ですが、その心臓部であるバッテリーについて詳しく知っている方は少ないかもしれません。

「ポータブル電源ってどうやって充電・放電してるの？」
「バッテリーの種類によって何が違うの？」
「リン酸鉄と三元系ってどっちがいいの？」

そんな疑問を解決するために、この記事ではポータブル電源のバッテリーに焦点を当て、充電・放電の仕組みから、種類別の特徴、選び方までを徹底的に解説します。

●ポータブル電源のリチウムイオン電池について知りたい！
●リン酸鉄リチウムイオン電池の強み・弱みについて知りたい！
●三元系リチウムイオン電池の強み・弱みについて知りたい！
●リチウムイオン電池の安全性について知りたい！
●固体電池のポータブル電源について知りたい！

そんな方はぜひ続きをご覧ください。

1. ポータブル電源のバッテリーは二次電池

現在、ポータブル電源に使用されているのはリチウムイオン電池です。

リチウムイオン電池は、繰り返し充電して使える二次電池の一種です。

スマートフォンやノートパソコン、そしてポータブル電源など、私たちの身の回りで広く利用されています。

一次電池は、アルカリ乾電池のように一度使い切ると交換が必要な電池ですが、二次電池であるリチウムイオン電池は、高いエネルギー密度を持ち、軽量かつ長寿命であるため、繰り返し充電して使用することができます。

2. リチウムイオン電池の充電・放電の仕組み

1) ポータブル電源（リチウムイオン電池）充電の仕組み

リチウムイオン電池は、正極（＋電極）と負極（－電極）の間をリチウムイオンが移動することで充放電を行う二次電池です。

充電時、外部から電流が供給されると、リチウムイオンが正極から負極へと移動し、この移動によって電位差が生じ、化学エネルギーとして蓄えられます。

2) ポータブル電源（リチウムイオン電池）放電の仕組み

放電時には、充電時の反応と逆の現象が起こります。

具体的に言うと、外部回路に電流を流すために、負極に蓄えられていたリチウムイオンが正極へと移動します。

この際、リチウムイオンは電子を放出し、その電子が外部回路を流れ、電力を供給します。

このリチウムイオンの移動を繰り返すことで、充電と放電が行われる仕組みです。

3. リチウムイオン電池の種類と特徴

リチウムイオン電池は、正極（＋電極）に使用する金属化合物によって様々な種類があります。

現在、ポータブル電源に多く採用されているのは、リン酸鉄系と三元系のリチウムイオン電池で、リン酸鉄リチウムイオン電池が主流です。

4. リン酸鉄リチウムイオン電池の強み・弱み

リン酸鉄リチウムイオン電池は、三元系リチウムイオン電池と比較して、安全性が高く、サイクル寿命が長く、自己放電が少ないという特徴を持ちます。

これらの特徴から、リン酸鉄リチウムイオン電池を搭載したポータブル電源は、長期的な安定運用を重視するユーザーに最適です。

5. 三元系リチウムイオン電池の強み・弱み

三元系リチウムイオン電池は、リン酸鉄リチウムイオン電池と比較して、高いエネルギー密度を誇り、軽量コンパクトな設計が可能です。

そのため、持ち運びやすさに優れ、アウトドアや災害時など、外出先での利用に適しています。

一方で、安全性やサイクル寿命はリン酸鉄リチウムイオン電池に劣る傾向があります。

6. ポータブル電源（リチウムイオン電池）の安全性

リチウムイオン電池の安全性は、ポータブル電源を選ぶ上で非常に重要な要素です。

特に、一度発火してしまうと消火が難しく、火災につながるリスクがあるため、注意が必要です。

安全性が高いとされているのが、「リン酸鉄系リチウムイオン電池」です。

この電池は、「三元系リチウムイオン電池」と比較して、熱安定性に優れており、発火や爆発のリスクが低いことが特徴です。

例えば、熱分解温度※が「三元系」の約220℃に対し、「リン酸鉄系」は約600℃と、高い熱安定性を示します。

しかし、「三元系リチウムイオン電池」を採用した製品でも、決して安全ではないというわけではありません。

多くのメーカーが、バッテリーマネジメントシステム（BMS）の強化や、筐体の設計の見直しなど、様々な安全対策を施しています。

これにより、「三元系」の持つ高いエネルギー密度を活かしながら、安全性も確保した製品が開発されています。

7. 固体電池のポータブル電源

固体電池を搭載したポータブル電源は、その高い安全性から注目を集めています。

従来のリチウムイオン電池が液体の電解液を使用していたのに対し、固体電池は固体またはゲル状の電解質を使用することで、発火や爆発のリスクを大幅に低減しています。

これらの特徴から、固体電池を搭載したポータブル電源は、安全性と高性能を両立する次世代のポータブル電源として期待されています。

まとめ

今回の記事では、ポータブル電源の心臓部であるバッテリーに焦点を当て、充電・放電の仕組みや採用されるリチウムイオン電池の種類について解説しました。

ポータブル電源の性能は、搭載されているバッテリーの種類によって大きく左右されます。

リン酸鉄リチウムイオン電池は安全性と長寿命に優れ、三元系リチウムイオン電池は高エネルギー密度と軽量性を特徴としています。

各メーカーは、これらの電池の特徴を活かし、それぞれの製品に異なる魅力を持たせています。