科学技術の急速な発展に伴い、リチウムイオン電池は高エネルギー密度、長寿命、低自己放電率といった長所から、スマートフォン、ノートパソコン、電気自動車など多くの分野で広く活用されています。しかし、リチウムイオン電池の安全問題に関する関心も日増しに高まっており、特に電池が破損したり過熱したりした場合、火災や爆発を引き起こす可能性があります。本稿では、リチウムイオン電池安全事故の原因を分析し、効果的な予防戦略を探討します。
電池製造上の欠陥
電池の製造過程において、隔膜の破損、電極材料の不均一性などの欠陥が生じる可能性があります。これらの欠陥は電池内部で短絡を引き起こし、最終的に安全事故につながる場合があります。
過充電と過放電
リチウムイオン電池が過充電または過放電されると、電池内部の化学反応が異常になり、大量の熱が発生する可能性があります。この熱が蓄積すると、「熱暴走」現象を引き起こします。
外部からの物理的損傷
電池が外部からの衝撃を受けたり、穿刺されたりすると、内部構造が破壊される場合があります。これにより電極同士の直接接触や電解液の漏出が発生し、短絡または熱暴走を誘発する可能性があります。
環境温度の過昇
リチウムイオン電池が高温環境下で動作すると、電池の老化速度が加速し、内部抵抗が上昇します。同時に、電解液の分解反応が活発になり、熱暴走が発生するリスクが大幅に高まります。
電池製造品質の向上
電池製造プロセスを改善し（例：精密な隔膜生産技術の導入、電極コーティングの均一性制御）、電池の一致性と信頼性を高めることで、製造上の欠陥を低減し、安全事故のリスクを抑えます。
合理的な電池管理システム（BMS）の設計
電池管理システム（Battery Management System, BMS）は、電池の充放電状態をリアルタイムで監視し、過充電・過放電が発生しないように制御します。同時に、電池の温度を常時検知し、温度が上限値を超えた場合に直ちに充放電を停止するなどの保護機能を搭載することで、安全を確保します。
電池の物理的保護の強化
より堅牢な電池外装（例：耐衝撃性の高いアルミニウム合金ケース、緩衝材を含む多層構造）と保護構造を設計し、外部からの衝撃、落下、穿刺による電池への損傷を最小限に抑えます。
環境温度の制御
電池の使用及び保管環境において、高温（通常は 60℃以上）を避けるようにします。例えば、電気自動車には冷却システムを搭載して電池温度を適切な範囲（一般に 25℃-40℃）に維持し、スマートフォンなどの小型機器は直射日光の下や高温の車内に長時間放置しないようにします。
リチウムイオン電池の安全問題は軽視できません。事故の原因を深く分析し、上記の効果的な予防策を実施することで、リチウムイオン電池の安全リスクを大幅に低減し、ユーザーの生命財産安全を保護することができます。技術の不断の進歩に伴い、リチウムイオン電池の安全性は今後さらに向上していくと考えられ、より安心してその利便性を享受できるようになるでしょう。
- 熱暴走（ねっぼうそう）：電池内部で熱が異常に蓄積され、温度が急激に上昇する制御不能な現象を指し、最終的に発火や爆発につながる可能性があります。
- 電池管理システム（BMS）：「Battery Management System」の略称で、電池の状態（電圧、電流、温度など）を監視・制御し、電池の安全性と寿命を確保するコアシステムです。
- 自己放電率（じこほうでんりつ）：電池が外部回路に接続されていない状態で、自然に電力が減少する割合を指し、リチウムイオン電池は他の二次電池に比べてこの値が低い特徴があります。
