高性能充電池の用途と適性
前ページでご紹介した各高性能充電池にはそれぞれメリットとデメリットがあり、それによって適した用途が異なる。前ページで各充電池と、かつて代表格だったニッケル水素電池を加えて、その用途と適性についてご紹介しよう。
ニッケル水素電池
リチウムイオン電池が本格的に普及する以前、ニッケル水素電池は充電池の代表格だった。しかしそのエネルギー密度が低いことから、現在はデバイスの内蔵バッテリに使われることは少ない。
だが、安全性の高さや充放電の容易さなどから、今でも乾電池の置き換え用充電池として利用されている。たとえば、電話子機やソーラーライトなどの小型機器への採用が見られる。
また電極の両面を利用して積層する「バイポーラ型ニッケル水素電池」も開発され、その優れた電流特性とエネルギー密度の改善により、一部のハイブリッド（HEV）車に採用されている。
画像：Panasonic
ポチップ
リチウムイオン電池
言わずと知れた現在の充電池の主役。その高いエネルギー密度から、スマートフォンやパソコンなどのモバイルデバイスをはじめ、EV、HEV、PHEVなどの車載バッテリまで幅広く利用されている。
一方で熱安定性がシビアで高精度な充放電制御が求められるため、電池単体で使用されることはほとんどない。また、そのエネルギー密度の高さと可燃性の電解液により厳密な管理が求められる。
リン酸鉄リチウムイオン電池
エネルギー密度ではリチウムイオン電池に劣るものの、耐環境性能や充放電サイクル寿命が要求される家庭用蓄電池やEV車での採用事例が増えつつある。
また火災リスクが比較的低いことも大容量電源に適している。今後ますます用途の拡大が期待される充電池の1つだ。
ポチップ
ナトリウムイオン電池
比較的新しいタイプの電池のため採用事例は少ないが、優れた耐環境性能により主にポータブル電源や家庭用電池、EVなどへの採用が期待されている。
また、重要鉱物の含有率が低く技術改良の余地も残されていることから、今後の発展に期待がかかる。
ちなみに、ナトリウムイオン電池については下記記事で詳しく解説している。あわせてチェックしてみてほしい。
【リンクあり】新しい充電池「ナトリウムイオン電池」が注目される理由。リチウムイオン電池との違い、メリット·デメリットを解説
ポチップ
半固体電池
最近になって高いエネルギー密度と安全性を両立できる充電池として注目されており、今後リチウムイオン電池に代わって普及が進むと考えられる。
すでに各社からモバイルバッテリが製品化されており、電池の安全性を優先するモバイルデバイスに採用が進んでいくと推測される。
ポチップ
全固体電池
より安全で安定した充電池として各社が開発にしのぎを削っているのが、電解液（液体）を全く含まない全固体電池だ。すでに小容量の製品は実用化されているものの、モバイルデバイスに使える容量帯のものはまだ量産されていない。
その優れた安全性を求めて車載用充電池としても開発が進められており、2030年代バッテリの本命として期待されている。
モバイルバッテリに見る各種充電池の違い
では次に、これらの高性能充電池を「モバイルバッテリ」という共通のプラットフォームでその違いを見てみよう。
直近のモバイルバッテリを市場調査してみたところ、エレコムがこれらの高性能電池の製品ラインアップを揃えていることが判明した。そこで今回は、同社の1万mAhクラスのモバイルバッテリを比較してみた。
この表からわかることは、やはりリチウムイオン電池のエネルギー密度がもっとも優れている、という点だ。一方でリン酸鉄リチウムイオンやナトリウムイオン電池はエネルギー密度では劣るものの、優れた耐環境性能や充放電サイクル寿命でこれに挑む。
さらにエネルギー密度でリチウムイオン電池に次ぐ半固体リチウムイオン電池は、その「安全性」を向上するだけでなく充放電サイクル寿命も改善されている。そしてこれらの新型充電池は技術の発展途上にあり、今後性能改善の余地があるということだ。
このように新しく登場した高性能充電池は、安全性、耐環境性能、充放電サイクル寿命といったリチウムイオン電池が抱える問題を改善すべく開発が進められてきた。と同時に、不安定さを増す世界情勢を背景に、重要鉱物への依存度を下げて安定供給を目指していることがわかる。
そして、その流れはいずれ最終的に「全固体電池」へと集約されると考えられる。しかし、そこにいたるアプローチは実に多様だ。充電池の世界は、この先数年の間に大きな変化を遂げるだろう。iPhoneやMacの搭載するバッテリが新しい次世代電池に置き換わるのも、案外近い将来のことなのかも知れない。
画像：ELECOM
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