リチウムイオンバッテリー考
モバイルパソコンでの右往左往談
2005/03/06 大幅改定第2版
2005/03/07 第2.3版 2005/05/24 第2.4版
2006/08/17 第2.4.1版
2007/12/12 第2.5版
（近日更新部青色）
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モバイルノートパソコンを以前から愛用している人ならば、バッテリの劣化（バッテリーの老化）に悩まされている人は少なくないだろう。
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ノートパソコンのマニュアルではバッテリーが消耗品であることを記述しているのが一般的なようだ。その言葉は控えめな言葉ではなく、事実をかなり表している。たとえば中古パソコンでは(明記されていない限り)バッテリーは大概「死んでいる」と思っておいた方が良い。 |
私が最初に持ったモバイルノートパソコンは1998年に現在の愛機の前身である
という機種であった。これは中国旅行の直前（前日）に衝動買いしたパソコンであるが、予想外にも重用（というよりも寵愛）することになった。
このパソコンは、ただでさえバッテリー稼働可能時間が長くなかったのだが、モバイルとしてバリバリ使ったわけでもないのに、1年でバッテリーでの使用がほとんど出来なくなってしまった。「あれ？どうしたんだろう」と、マニュアルを見たときに出会った衝撃の御言葉が
「バッテリーは消耗品です」
であった。
確かに充電池も寿命があるのは分かるし、私が以前からよく使ってきた単３，単４の充電池も、何十回も繰り返して使ううちにバッテリーの使用可能時間が短くなることは感じていた。
だがこの時のノートパソコンはそれほど「充電←→使用」を繰り返したわけでもないのに使えなくなってしまったのである。そしてこれを「消耗品」と言い切られることはかなり驚きであった。
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別なバッテリーに付け替えることを想定して、ノートパソコンのバッテリーパックは比較的簡単に取り外せるようになっていることが多い。 |
私の上記パソコンの使用法は、実はモバイルよりも「ごろ寝パソコン」として寵愛していた面が強かったため、「モバイルパソコンじゃなくなったなあ」と、悔しく嘆きながらも諦めて使っていた。その後、その後継機である
FMV BIBLO MC IV23 (923)
（後に後継機である、我が愛機となるBIBLO
MC/30へ）
を中古で手に入れる。この際、私は前述の経験から「バッテリーを劣化させたくないナア」と思いつつ、「きっと使わないときにはパソコンから外していれば良いのだろう」と考えた。
これは必ずしも間違いではないようで、たとえば以下のように書かれたページがある。
- デジタルARENA
「AC電源での駆動時はバッテリーを外す？ 」 - dynabook.comトップ > サポート情報 > よくあるご質問(FAQ)
「リチウムイオンバッテリ(バッテリパック)の寿命を延ばすには」
当時、上のサイトを見たからか覚えていないのだが、そもかくその頃（1999年〜2000年）、
「バッテリーを劣化させないためには、ACアダプタ使用時にバッテリー（バッテリーパック）を外しておきさえすれば良い」
と思いこみ、ACアダプタで使う場合には、せっせとバッテリーを外すようにした。オークションで予備のバッテリーも入手したが、その後も上記のような使用方法を続けた。
ところが、それほどモバイルとして使ったわけでもないのに、やはり２，３年経つとバッテリーは老化してしまい、パソコンをバッテリのみで使うことがほとんど出来なくなってしまったのだ。
仮にバッテリーの寿命が短くとも、バッテリーがとても安いのならまだ良い。だがノートパソコンのバッテリーの定価というのは恐ろしく高い。特にノートパソコンのバッテリーパックは規格が統一されておらず、同じメーカーでも製品毎にバッテリーパックが違うため、そのことも高価格に拍車をかけているようだ。
MC923とその後に入手したMC/30のバッテリは同型だが定価は15000円である。このようなシロモノが碌に使わないうちに駄目になると言うのはおかしい！あるいはなんとかしたい、そう思ってネットサーフィンで調べる内に驚くべき事実にぶちあたる。
現在、ノートパソコンで使われているバッテリーは「リチウムイオン電池」という方式の電池である。これは携帯電話などでも使われているものだが、小さいながらも大きなパワーを持つ画期的なシロモノであった。
だが画期的とは言ってもノートパソコンでは結構大きな電力を消費するため、旧世代のパソコンでは１〜２時間しかバッテリーでは稼働しないものも少なくなかった。
そして意外に知られていない、というかまともに知られていない事実があることを私は知る。
ベイサンのLi-ion電池の話
http://www.baysun.net/company/lithium.html#anchor28338
「この(リチウムイオン電池の)劣化は満充電で保存すると激しくなり、また保存温度が高いほど劣化が早くすすみます。リチウムイオン電池を長期保存するときにはできるだけ冷暗所に保存し、あまり充電しない状態で保存することをお勧めします。」
そう、そうだったのだ。満充電にしていると劣化が速い性質があったのだ。私は確かに「満充電」にはいつもしていた。いつでも持ち出せるように。だから激しく劣化する条件にしていたことになる。
その後、当ページを作って情報募集などを行ったところ、上のベイサンのページに書いてある内容は「『充電率が高いほど劣化が早い』といっているわけでもない」
ことを知る。
すなわち、マッキントッシュを作っているアップル社がリチウムイオンの長期保存に関し、以下のページのようなアドバイスをしているのだ。
●アップル - 「バッテリー - ノートブックコンピュータ」
http://www.apple.com/jp/batteries/notebooks.html
長期保管さらには当サイトの掲示板で情報を募ったところ、「リチウム充填40%」氏という方から以下のサイトを教えて頂いた。
例えば、iBookラボを学校で管理していて、夏休み中は使わないなど、ノートブックコンピュータをしばらく使う予定がない場合、アップルではバッテリーを50％充電した状態で保管しておくことをお勧めします。
もし、バッテリーが完全にゼロになった状態でノートブックコンピュータを保管すると、深い放電状態となり、充電ができなくなってしまう可能性があります。
逆に、フル充電の状態で長期保管すると、バッテリー容量が失われる、つまり、バッテリーの耐用年数が短くなる可能性があるのです。それを防ぐには、PowerBookやiBookのバッテリーを取り出して、適温範囲内で保管しましょう。
How to prolong lithium-based batteries
http://www.batteryuniversity.com/print-parttwo-34.htm
私自身まだ読んでいないが、氏の要約してくれたところだと、大体上のAppleのサイトで書いてあるようなことが記されているされているようだ。
（掲示板記事52番参照のこと。）
また、前に引用した東芝も以下の頁を作っている。
●dynabook.comトップ > サポート情報 > よくあるご質問(FAQ) > Q&A
「リチウムイオンバッテリの保管方法」
上記該当機種のバッテリパックで使用している、リチウムイオンバッテリを本体から外して長時間保管する場合は、バッテリの充電容量を50%前後の状態にして保管してください。満充電に近い状態で保管を繰り返すと、セル内部のガス圧力が上昇しバッテリの寿命を縮める場合があります。
--その他注意事項--
- 高温での放置は避けて保管してください。
- 乾燥した、温度の低い場所で保管してください。
- 保管時は、ビニール袋等に入れて端子のショートが起こらないように保管してください。
- 過放電を防止するために、半年に1回程度の充電(50%程度)をお願いします。
このようなアドバイスはほとんどのメーカはパソコンのマニュアルで強調されてこなかった。確かに長期間使用しない場合にはバッテリーを外し、冷暗所に置くことが書いてあったのだが、その記述では全く不十分だ。事実、私は使わないときは頻繁に外して温度が高くもないところに置いていたのに２〜３年で劣化してしまった。
４■通常のノートパソコンの使い方が劣化を招く前述のような特質を持つリチウムイオン電池は、その大容量をノートパソコンで歓迎されると同時に、ノートパソコンでの利用では致命的な欠点を持っていることが分かる。
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モバイルノートパソコンは発熱しやすく、その結果、バッテリーの温度は気温よりも高くなり、劣化しやすい環境になっていると思われる。上のキャプチャはフリーソフト「HDD温度計」で、ハードディスクの温度を示しているところ。同室のデスクトップパソコンのHDD温度が35℃程度なのにノートパソコンでのHDDは50度近くになっている。 |
すなわちノートパソコンはAC電源のあるところではACアダプタを使って利用されるのが普通だ。その結果、バッテリーはモバイルとして使った時以外は「満充電（自然放電中）」になりやすい。
そのような条件である上に、モバイルノートパソコンはそのサイズ故に十分な冷却対策がしにくいことが多く、発熱しやすい。バッテリーもこのようなパソコンに取り付けている以上、温度の上昇は避け難く、この点も劣化速度を促進させる。
メーカーはこの点について事実上「知らんふり」である。しかも予備バッテリーにはどこのメーカも大概1万円以上の値段をつけている。
そりゃあそうだろう、メーカーとしては１年以上持てば保証は切れるのだし、毎年毎年新しい製品を出していくメーカにとって、３、４年以上同じ製品を使う人など、知ったこっちゃない、というのが正直なところだろうから。
それでもメーカは誠実に対応するなら、バッテリーを長期間劣化させないためのアドバイスや手法をもっと検討・強調すべきだと私は思う。
以上のようなバッテリーの性質は、モバイルパソコン人口の割には意外に知られていないように思われる。一体それはなぜか？
その原因の一つとしては、モバイルパソコンを持っている人が意外にも満充電後「本当に」そのバッテリーもしくはモバイルパソコンが、モバイルの状態でどれくらいの時間持続するかについて測ろうとしていない、測れていないことが挙げられるだろう。
Windowsの標準機能でも、パソコンメーカが提供しているものでも、そしてフリーソフトでも、バッテリー監視ソフトがあり、残りのバッテリー容量やおおよその残り使用可能時間が分かるようになっている。
ところが、この「残り使用可能時間」は全く当てにならない。すなわち、バッテリーを劣化させたことのある人なら分かるように、少しでも劣化したバッテリーは満充電表示から突然０％になる、といったことが珍しくない。しかも０％でも一時間近く稼働できたりする。劣化したバッテリーには通常のバッテリー状態監視ソフトでは計測困難なのである。
ではどのようにしてバッテリ持続時間を計測すれば良いのか？まず誰でも思いつく方法として、
「スクリーンセーバーや省電力機能を止めて、パソコンをつけっぱなしにし、満充電の状態からバッテリーが完全に尽きるまでの時間を測る」
という方法があるだろう。
だがこれは「バッテリー持続時間を測るためだけにパソコンを使う」ことになり、かなり面倒で、しかもはっきり言えば「無駄にバッテリーを一回使ってしまう」ことになる。
試行錯誤した結果、私は下記のソフトを使うようになった。
2007年追記：報告が遅れたが、下記のソフトよりもバッテリー持続時間を測るための良いフリーソフトが作られている。キートン増田氏の
である。使い方は上記ソフトの解説を参照されたい。
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logol2 http://www.vector.co.jp/soft/win95/util/se186358.html http://www.forest.impress.co.jp/article/2003/07/10/logol2.html このソフトはWindowsの起動時刻・時間などを記録するソフトなのであるが、通常の使い方だとバッテリーの持続時間を測るのには十分ではない。 というのも、ノートパソコンではバッテリーを限界まで使おうとしたりするためもあって、Windowsを終了させることは希で、パソコンを使用しないときにはスタンバイもしくは休止状態と呼ばれるモードを使うのであるが、このソフトではその状態になったことを認識できない。 またモバイル状態で使うことは各種無理が祟ってWindowsを強制終了せざるを得ない場合も少なくない。その際にはこのソフトでもログ時間・時刻が綺麗に出ないのである。 その結果、私はこのソフトの「スクリーンログ記録」機能を使ってバッテリー稼働実時間を計測する方法を考えついた。 具体的には設定を１分にして、バッテリーを使い始め、尽きたときに画像ファイルが90ファイルできていれば、そのバッテリーはおおよそ90分間持続していたことになる。設定を変えて３分ごとにキャプチャを撮るように設定すれば、バッテリーを使いきった段階で50ファイルのキャプチャ画像ができていたたとき、 この方法も誤差があるのは確かなのだが、それでも通常のログ管理・バッテリー監視ソフトよりはよっぽど正確なはずだ。 なお、logol2を使うためにはバッチファイルを作っておくと便利だ。以下に、上のソフトを使ってバッテリーの持続時間を測る手順について書いておく。
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結局、私がたどり着いた、「劣化させにくいバッテリー」の使い方というのは以下になった。
- 実際にパソコンをモバイル（携帯）として使わない時には、バッテリーを半分程度の充電量にして、本体から外しておく。
- 家でACアダプターにてパソコンを使うときには劣化したバッテリーを「劣化専用」として用いる。（停電したり、ACアダプターが外れたり、接触不良などによって、電源が途絶え、異常終了になるのを避けるため。）
- 外したバッテリーは温度の高くない場所に保管。（押入の中などはどうだろう？）
- パソコンを長時間携帯して使いそうな時には、上記バッテリーを保管場所から取り出して、前日などに満充電にする。
前の節では「メーカーはバッテリーの使用法について碌にアドバイスをしてくれていない」と嘆いたが、IBMでは以下のようなアドバイスページが作られており、以上で述べたことのほか、新規購入時等には「バッテリーリフレッシュ」をすることを「リチウムイオンバッテリーの場合でも」勧めている。
ノートパソコンのバッテリーを長持ちさせる方法（IBMサポートページ）
http://www-06.ibm.com/jp/domino04/pc/support/Sylphd03.nsf/jtechinfo/SYJ0-0023B00
（旧http://www-6.ibm.com/jp/domino04/pc/support/beginner.nsf/btechinfo/SYB0-0375ECF）
一般にリチウムイオンバッテリーは「浅い充放電を繰り返すと容量が減少してしまう」メモリー効果が起こらないとされ、そのためにその解消法である「バッテリーは充電する前に使い切りなさい」というアドバイスをしているページはそれほど多くない。
しかし上記IBMのページでは（メモリー効果の解消法かどうかはともかく）そのことを指示しているところを見ると、場合によってはバッテリーの性能が制限され、バッテリーリフレッシュにより回復できる可能性があるようだ。よって、劣化した場合にはそのページに書いてあるようなリフレッシュ方法を試してみると良いだろう。
だが一方で、通常は（碌に使わないでも）リチウムイオンバッテリーの寿命が来ることは確かである。私が2004年初旬までに前述のようなこと、すなわち「なるべくLi-ionバッテリーを劣化させない使用方法」を知ったときには、1998年〜99年の時と同様に、すで予備も含めてバッテリーを劣化させてしまっていた。
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バッテリーパックの内部、所謂「殻割り（からわり）」をしたところ。セルに加えて回路が入っており、制御が行われていることが分かる。ニッカド充電池やニッケル水素電池のようにアバウトな構造にするわけにはいかないのがリチウムイオン電池の宿命なのだ。 |
こうなるともはや通常の方法では回復させようがない。そうなった段階で、私がなんとか安くバッテリの劣化を復活できないか模索している時に知ったのが「バッテリーのセル交換」という荒技である。
だが、リチウムイオンのセルの取り扱いには細心の注意を必要とすることをまずは知らねばならない。というのもリチウムイオン電池は、かなり普及している他の充電池すなわちニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池と異なり、充電にも放電にもきちんとした制御を必要とする。
他の充電池は、結構簡単な充電器で充電できてしまうのに対して、リチウムイオンはそれは許されず、「（専用の電源回路によって）制御しない充電」は爆発等を招くというのだ。
［参考］四千堂本舗の「ノートパソコンの爆発に注意……」
この写真は中国にあったものをパチっただけのようだが．．．．日本でこんなことがしょっちゅう起こっていたら、かなり問題になるだろう。
だが大容量化しているリチウムイオンバッテリーが大きなエネルギーを持つこと、すなわち一定の爆発力を持つことは確かであり、セル交換実施などでは十分に注意する必要があろう。
かなり危険がありそうで、私は躊躇っていたのだが「バッテリードクター」という怪しげなものにまで手を出して失敗し、を購入したが効果は体感できず、2004年前半に仕方なく備品を揃えて私もセル交換を実施、バッテリーの稼働時間を30分未満から３〜４時間にまで復活させた。
ちょうどその頃かその一年くらい前(2002年〜2003年頃？)からだったと思うが、ネットオークションにバッテリーセル交換請負業が登場し始める。これは落札すると、落札者が出品者にバッテリーを送り、出品者は中身のセル交換をして返却するというサービスだ。この値段はおおよそ8000円くらいが値段としてあるようだ。
しかし2004年になってからだろうか、BAYSANという会社が企業としてバッテリセル交換のサービスを開始し、かなり手広く行い始めているようである。
・デジタルARENA
「Ｑ．バッテリーだけ新品にできる？
中古のノートパソコンの購入を検討していますが、バッテリーの寿命が気になります。バッテリーだけ安い値段で新品同様にすることはできませんか。
」
・「All about」の「バッテリ再生サービスを試す」
| 私の愛機の場合での費用 | 劣化バッテリへの対処法 |
| 〜5000円 | 自分でセル交換(良いセルの場合にはもっと高く付く場合もある) |
| 8000円〜10000円 | ネットオークションでの「セル交換請負業」 |
| 13000円 | ベイサンのバッテリーリフレッシュサービス。ちなみにソフマップやツクモが受付を代行している。 |
| 15000円 | メーカから購入 |
2004年現在、ノートパソコンはHDDを筆頭に進歩が著しい。そのような中で、バッテリーに関しては特に目立った技術革新が見られないのが現状のようだ。
確かにモバイルパソコンの稼働時間は長時間化しており、９時間を謳う製品も出ているのだが、これらはパソコンの消費電力の低下により実現しているものであり、リチウムイオンバッテリとしては特に著しい進歩は見られない。
参考「標準バッテリでノートPCが1日使える日はいつ?」
http://pcweb.mycom.co.jp/articles/2004/04/08/idf1/
モバイルパソコンが真にモバイルとしての性能を発揮する為には、バッテリーの問題がボトルネック（技術の枷）となっている雰囲気が感じられる。安定した長時間の稼働の為のバッテリの開発が待ち遠しい。
・バッテリー延命術・劣化を防ぐ実践編−今日から始める長持ちテクニック
http://pc.nikkeibp.co.jp/article/NPC/20070517/271372/
・バッテリー延命術・外出先で長時間使う実践編−駆動時間を延ばせば寿命も延びる
http://pc.nikkeibp.co.jp/article/NPC/20070517/271344/?ST=pc_body
・ThinkPad Loveが提供している「バッテリ情報交換掲示板」
http://thinkpad.to/tpbbs/c-board.cgi?cmd=tre;id=batt
バッテリのセル交換等について話されています。
・「Dynaの秋葉原ジャンクパラダイス」の
「リチュウムイオンバッテリー 18650,17670 の購入方法について」
http://f42.aaa.livedoor.jp/~akipara/new_page_35.htm
タイトル通り、そのセルの代表である２形式の入手方法について詳しいです。
・ノートPCバッテリーセル交換の是非 (1)
http://baseband.ne.jp/free/bff221-20040405.html
ノートPCバッテリーセル交換の是非 (2)
http://baseband.ne.jp/free/bff222-20040406.html
個人で安易にリチウムイオン電池のセル交換を行うことに反対する論評があります。
バッテリー復旧サービス、実際にはセル交換サービスです。ソフマップやツクモ「リフレッシュサービス」も実際にはこの会社のサービスの代行に過ぎないようです。
・東京理科大学 工学部 工業化学科 無機工業化学 第二研究室 固体化学班のリチウムおよびリチウム電池関連リンク集
・The life with Steelsの「ノートパソコンの電池の寿命」
私が当頁を作る前から、似たような結論に達していた方がいたようだ（といっても満充電で）を出していた人がいた。（なぜ見つけられなかったんだろう？．．．と言ってもあまり結論を明言していないようにも見えるが．．．）
以下、バッテリーセルの入れ替え等について報告しているページ
・Ｐａｎａｓｏｎｉｃ ＡＬ−Ｎ１Ｔ５１５Ｊ５ リチュームイオンバッテリー セル交換
http://www.geocities.co.jp/CollegeLife-Labo/8732/LiBATT.htm
・Libretto電池セル入れ替え実験
http://www.geocities.co.jp/CollegeLife-Labo/8732/LiBATT.htm
・VAIO な生活 バッテリの改造
http://yamachan.org/vaio/goliath
・AL-N2T515J5 バッテリーセル交換
http://www.geocities.jp/sasacoo/N2_Battery.htm
・ど素人のバッテリセル交換...撃沈！のち成功？
http://www.geocities.jp/woodyvillageminoru/macintosh/serukoukan.html
| 電脳もの頁 |高崎真哉的電網家頁 |