リチウムイオン電池を徹底解説！仕組みから寿命・廃棄方法まで

●リチウムイオン電池の仕組み

リチウムイオン電池の仕組みは、リチウムイオンの移動に基づいています。充電時にはリチウムイオンがプラス極からマイナス極へ移動し、放電時には逆方向に移動します。この過程で電子も電線を通って移動し、電気エネルギーを生み出すのです。

以下に、リチウムイオン電池を構成するパーツと、その材料（物質）をまとめました。 

電池の内部には、リチウム化合物を使った正極材（プラス極）と炭素化合物の負極材（マイナス極）があります。そして両極の間にはセパレーターと呼ばれる隔壁があり、有機溶媒の電解液が染み込んでいます。

●リチウムイオン電池の特徴｜メリットとデメリット

リチウムイオン電池には、他の電池にはない特徴やメリットがあります。その特性を知ることで、より効果的に使いこなせるようになるでしょう。 

①小型で大容量・高出力：同じサイズの他の電池と比べて2〜3倍のエネルギーを蓄えられる

②自己放電が少ない：月に1〜5%程度と低く、長期保管にも向いている

③メモリー効果がない：半分使った状態から充電しても性能が落ちない

④環境への影響が比較的少ない：鉛などの有害物質を含まない電池が多い

⑤充電回数が多い：種類によって500回～4,000回程度の充放電が可能 

一方でリチウムイオン電池には以下のデメリット・注意点があります。 

● 過充電・過放電に弱い：満充電や電池切れの状態が続くと劣化が加速する

● 高温環境に弱い：40℃を超える環境では劣化が進みやすい（ただし、最新の「リン酸鉄系リチウムイオン電池」は比較的暑さに強い）

● 衝撃に弱い：強い衝撃を与えると内部がショートして発火の危険性がある

● 経年劣化する：使わなくても容量が減少していく 

ただし、Jackery「ポータブル電源」のように、過充電や過放電を抑えたり、高温・衝撃に強くしたりする仕組みを導入したリチウムイオン電池も増えてきました。デメリットを解消したリチウムイオン電池なら、より長く安全に使えます。

●リチウムイオン電池の種類

リチウムイオン電池には、正極材（プラス極）の材質によって主に「三元系」と「リン酸鉄」の2種類があります。以下のとおり、それぞれ特徴が異なるため、用途に応じて選ぶことが大切です。 

三元系リチウムイオン電池は軽量・コンパクトで出力が大きい一方、リン酸鉄は耐久性と安全性に優れています。最近ではリン酸鉄でも軽量・コンパクトを実現したリチウムイオン電池も増え、より使い勝手が向上してきました。 

また、リチウムイオン電池は形状も多様。円筒形や角形、ラミネート型（パウチ型）、ピン型などが多数です。用途に応じて使い分けられ、さまざまな電子機器に組み込まれています。

機器のサイズや形に応じて、適切な形状を選べることはリチウムイオン電池の強みです。

2．リチウムイオン電池は何に使われている？製品例

リチウムイオン電池は高エネルギー密度と軽量性により、身近な電子機器から最先端技術まで幅広い分野で活用されています。以下で詳しく見ていきましょう。

どんな製品に使われている？

リチウムイオン電池は小型軽量で高容量の特性を活かし、現代社会のあらゆる分野で使用されています。利用されている身近な製品は以下のとおりです。 

・スマホ

・ポータブル電源

・タブレット

・ノートPC

・ワイヤレスイヤホン

・スマートウォッチ

・電気自動車（EV）

・プラグインハイブリッド車

・電動工具

・コードレス家電 

交通分野ではEVや電動自転車、家庭では蓄電池やコードレス家電などさまざまな用途で利用されています。さらに航空宇宙分野でもドローンや人工衛星など、使用範囲が広がり続けています。なかでもポータブル電源は、代表的な製品です。

日常生活での用途・活用事例

リチウムイオン電池は、日常生活では主に持ち運びできる電子機器に使われています。活用事例を見てみましょう。

仕事での活用事例

・朝の通勤時にスマホで音楽を聴く

・職場でノートPCを使用する

・ワイヤレスイヤホンでオンライン会議に参加する 

家庭での活用事例

・掃除機を使用する

・電動工具を使用する

・太陽光発電の電力を家庭用蓄電池に蓄える

・災害時やアウトドアでポータブル電源を使用する 

リチウムイオン電池は、私たちの日常を支える欠かせない技術となっています。今後も現代社会の多くのシーンで活用され、暮らしの質を大きく高めていくでしょう。

家電をはじめとした電気機器では、リチウムイオン電池以外にも多種多様な電池が使われます。しかし電池の性能は、どれも同じではありません。ここからはよく使われる4つの電池を取り上げ、リチウムイオン電池との違いを確認します。

●リチウム一次電池との違い

リチウム一次電池とは、プラス極とマイナス極をセパレーターで分離した電池です。リチウムイオン電池とリチウム一次電池の違いを確認しましょう。

リチウム一次電池は公称電圧が約3Vで、充電するとショートの恐れがあるため再利用できません。 

一方、リチウムイオン電池は公称電圧3.2〜3.7Vの充電式で、リチウムイオンの移動によって充放電し、ショートのリスクが低いのが特徴です。

●アルカリ乾電池との違い

アルカリ乾電池はプラス極に二酸化マンガン、マイナス極に亜鉛、電解液に水酸化カリウムを使用した、使い切りの電池です。リチウムイオン電池との違いを見てみましょう。 

低温でアルカリ乾電池は性能が大きく低下しますが、リチウムイオン電池は多少の低下にとどまり、使用が可能な場合が多いです。

●鉛蓄電池との違い

鉛蓄電池はプラス極に酸化鉛、マイナス極に鉛、電解液に希硫酸を使った、繰り返し使用できる電池です。

鉛蓄電池はプラス極に酸化鉛、マイナス極に鉛、電解液に希硫酸を使った、繰り返し使用できる電池です。リチウムイオン電池との違いは以下のとおりです。 

鉛蓄電池は大電流に強い反面、ガス発生や自然放電が多く、充電や水補給が欠かせません。リチウムイオン電池は水補給不要で自然放電も少なく、さまざまな機器に使われています。

●ニッケル水素電池との違い

ニッケル水素電池は、水酸化ニッケルと水素吸蔵合金を電極に使い、繰り返し充電できる電池です。リチウムイオン電池との違いを確認しましょう。 

二ッケル水素電池よりリチウムイオン電池は電圧が高く、小型で大きな出力が可能です。ただし有機溶媒を使うため、衝撃や損傷で発火の危険があるため注意してください。

●ボタン電池との違い

ボタン電池は小型で薄い円形の電池の総称で、リチウムイオン電池とは構造や用途が大きく異なります。ボタン電池には以下のような種類があります。 

● コイン形リチウム電池（CR）

● アルカリボタン電池（LR）

● 酸化銀電池（SR）

● 空気亜鉛電池 

リチウムイオン電池との違いは以下のとおりです。 

リチウムイオン電池は大容量で繰り返し利用できます。ボタン電池は小型軽量で保存性が高いので、目的に合わせて使い分けましょう。

リチウムイオン電池は正極材料や構造によって8つの主要タイプに分かれ、それぞれ異なる寿命と特性を持っています。リチウム電池の種類と寿命を確認しましょう。 

リチウムイオン電池の寿命は、使い方や保管方法によって大きく変わります。一般的に三元系リチウムイオン電池の寿命は500回～1,000回程度、リン酸鉄リチウムイオン電池は2,000〜6,000回程度の充放電が可能です。 

以下の方法を試せば、リチウムイオン電池の寿命をより長くできる可能性があります。 

● 20〜80%の充電範囲で使う：満充電や完全放電を避ける

● こまめに充電する：電池残量が20〜30%になったら充電を始める

● 極端な低温・高温・多湿を避ける：風通しが良く、日が当たらない場所で保管する 

つまり「バッテリーへの負担を減らす」よう心掛ければOKです。負担がかかる「充電のし過ぎ」「残量0での放置」は避けて、室温程度の空間で保管すると良いでしょう。

参考記事：リチウムイオン電池の寿命はどのぐらい？確認方法や寿命を伸ばす6つのコツも解説

リチウムイオン電池が膨らむのは、内部でガスが発生している危険な状態のサインです。この状態を放置すると最悪の場合、発火や爆発につながる可能性があります。リチウムイオン電池が膨張の主な原因は以下のとおりです。 

● 過充電や過放電

● 高温環境での使用や保管

● 物理的な衝撃や損傷 

リチウムイオン電池の膨張を防ぐためには、充電のし過ぎや残量0での放置を避け、室温程度の空間で保管するのがポイント。つまり、寿命を延ばすコツとほとんど同じです。また、落とす危険のある高い位置に置かないなど、物理的な衝撃を加えないための保管方法にも注意してみてください。

関連記事：電池が液漏れしたらどうすればいい？発生する原因や対処法を詳しく解説

リチウムイオン電池は一般のゴミとして捨てることができません。適切な廃棄方法を知り、環境保護と安全に配慮しましょう。リチウムイオン電池の主な回収場所は以下のとおりです。 

● 家電量販店（回収ボックス・回収サービス）

● スーパー・ホームセンター（回収ボックス）

● 市区町村の回収拠点（リサイクルセンターなど）

● 製造メーカーによる回収

● 産業廃棄物業者（不用品回収業者）への依頼 

回収してもらう前に、リチウムイオン電池はショート防止のため端子部分をセロハンテープなどで絶縁しておきましょう。できるだけ放電させておくとより安全ですが、完全放電は不要で、ある程度使い切った状態で問題ありません。 

なお、当社Jackery（ジャクリ）のリチウムイオン電池「ポータブル電源」は、無料回収サービスを行っています。使わなくなったときの廃棄方法を気にする必要がないので、気軽に試してみてください。

参考記事：リチウムイオン電池の廃棄方法は？電池種類別の捨て方と注意点を解説

リチウムイオン電池に関するさまざまな疑問と、その回答をまとめています。

①「リチウムイオン電池回収ボックス」ってどこにあるの？

リチウムイオン電池の回収ボックスは主に以下の場所に設置されています： 

● 家電量販店：ヨドバシカメラ、ビックカメラ、ヤマダ電機など

● ホームセンター：コーナン、カインズ、DCMなど

● スーパーマーケット：イオン、イトーヨーカドーなど

● 市区町村の公共施設：役所、リサイクルセンターなど

※店舗・施設により回収ボックスを設置していないこともあるので、行く前にお問い合わせください 

回収ボックスは店舗の入口付近や、リサイクルコーナーに設置されていることが多いです。また、一般社団法人JBRCでは全国数千か所以上の協力店に回収ボックスを設置。公式サイトで最寄りの回収場所を検索できるサービスも提供しています。 

参考：JBRC 

②リチウムイオン電池って充電できるの？

リチウムイオン電池は充電できる「二次電池」です。注意点として、「リチウム電池」と呼ばれるものには、「リチウムイオン電池（充電式の二次電池）」と「リチウム一次電池（使い捨てタイプ）」の2種類があります。コイン電池などのリチウム一次電池は充電できませんので、混同しないよう注意してください。

③飛行機にリチウムイオン電池の持ち込み制限があるって本当？

飛行機にリチウムイオン電池を持ち込む際には、以下のとおり制限があります。 

● 機内持ち込み：容量100Wh以下は制限なく持ち込み可能。100Wh超160Wh以下は1個まで。160Wh超は持ち込みNG。

● 預け荷物：電池単体の預け入れは原則禁止（機器に内蔵した状態は可能な場合もあり）

※航空会社や路線によって細かい規定が異なるため、搭乗前に確認することをおすすめします。 

飛行機旅行や出張の際に便利なのが「Jackery Explorer 100 Plus」です。容量99Whと持ち込み制限（100Wh）をギリギリクリアしており、制限なく飛行機に持ち込めます。手のひらサイズながらスマホを5回以上、ノートパソコンを3回程度充電できるので、旅行や出張のお供にいかがでしょうか。

関連記事：飛行機内にバッテリーを持ち込みたい！航空会社別のルールやおすすめのバッテリー

④iPhoneのバッテリーもリチウムイオン電池なの？

iPhoneを含むほとんどのスマホはリチウムイオン電池搭載です。一般的なリチウムイオン電池と同じく、使い方によって寿命が変わります。充電し過ぎや充電0での放置を避ける、極端な高温・低温環境を避けるなど、基本的なケアが寿命を延ばすポイントです。