スマートフォンにはリチウムイオン電池という電池が使用されています。
この電池、充電式の家電にはほぼ全て使われているくらいいつの間にか、身近なものになりました。
今回は、この電池の仕組みがわかると、膨張する理由もわかってきたので、少し深掘りしていこうと思います。
リチウムイオン電池の仕組みと特徴
まず初めに電池とはなんぞや、というところから。
電池は２種類の物質の間で化学反応を起こした酸化還元反応を利用し、その反応の際に得られる化学エネルギーを、電気エネルギーに変換することができる装置のことを言います。
酸化還元反応…理科の実験でやった思い出が…電球を光らす実験で金属片がしゅわしゅわと泡立っていく様を見たような…アレですね。
例えばよくあるマンガン乾電池は正極に二酸化マンガン、負極に亜鉛を、電解液には塩化亜鉛を使用して反応させています。
リチウムイオン電池の場合は正極にコバルト酸リチウム、負極に黒鉛を使用。化学反応が起こる際にリチウムイオンの移動が起こるため、リチウムイオン電池と命名されました。
使い捨て乾電池と大きく違う点は、充電と放電が繰り返し可能なこと。
しかも、エネルギー密度が高く急速な充放電が可能で、小型、耐久性に優れているなどの特徴があり、スマートフォンやパソコンなどの家電製品に使われています。
大容量の電力を蓄えられることで、電気自動車などにも使用され、今や一大産業となりました。
正極と負極の間にはセパレーターと呼ばれる仕切りが入っており、充電と放電を繰り返し行えるようにするため、セパレーターはガッチリと仕切られているのでは無く、リチウムイオンだけを通す仕組みになっています。
正極・負極に利用される多くの材料は層状の構造になっており、放電時には負極にあるリチウムイオンがセパレーターを通って正極へ移動し、充電時には正極から再びセパレーターを通過して負極へと戻ることで何度も使えるようになっているのです。
膨張するのはなぜ？
マンガン電池などとは違い、充電と放電を繰り返すということは上で説明した通りです。
この機能は便利ではありますが、同時に膨張しやすい原因の一つでもあります。
このセパレーターが、経年劣化によって上手く機能しなくなると、正極負極がまざりあってしまうので化学反応が急激に起こり、ガスが発生することでバッテリー膨張が引き起こされるのです。
また、リチウムイオン電池と言ってもいろいろ種類があるようで、使われている素材によって枝分かれしています。
スマートフォンやタブレットに使われているのはリチウムポリマー系で、電解質にポリマーを加えて、ゲル化した状態になっています。
ゲル化といっても実際の硬さは紙粘土より硬いくらいで、自由に形状が変えられ、軽いのでスマホにはぴったりの電池な反面、この柔らかさが衝撃を受けた際にはマイナスに働いてしまい、変形すると、これもバッテリー膨張につながることになります。
ほとんどの場合はガスが漏れないよう、膨らんだ状態でカバーが耐えてくれるため、無理に破いたりしない限り問題はありません。
膨らんでいる状態はむしろカバーで制御できている状態ですので、耐えているうちに早急にバッテリー交換をしておくことが得策です。
少し難しい話になってしまいましたが、とにかく「スマートフォンの電池は膨張することがある」ということを知っていただけたかと思います。
数年使わず放置していたスマホが久しぶりに見つけたら、バッテリー膨張が起こっていたなんてこともよく耳にします。
膨張したまま放置すると、中のガスが漏れ出したり、押し上げられた画面や本体が損傷してしまいますので早めに処分することをおすすめしています。
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