リチウムイオン電池は、スマートフォンやノートパソコンのバッテリーとしておなじみなので、名前ぐらいは多くの方がご存知ではないでしょうか。ただ、従来の普及型リチウムイオン電池は、無視できない課題を抱えてきました。この課題を解決できる最新式の改良版が、リン酸鉄リチウムイオンバッテリーです。
この記事では、リン酸鉄リチウムイオンバッテリーの基礎知識と、皆さんにおすすめの最新式充電器をご紹介します。
そもそも、リチウムイオン電池とは？
電池（バッテリー）とは、＋極（正極）と－極（負極）の間に電解質（電解液）があり、その間をイオン（電子）が大量に移動することによって電気を発生させるしくみです。このイオンは、＋極や－極に含まれている物質（金属など）が化学反応を起こすことによって生み出されています。
そして、＋極にリチウム酸化物を使っており、リチウムイオン（化学式：Li+）を電池内の電解質に流して電気を発生させているのが、リチウムイオン電池です。充電も可能な蓄電池としては、現代社会で最高峰の性能を秘めています。
リチウムイオン電池にも、電極に使われている物質の種類によって、種類が細かく分かれています。そして、＋極にリン酸鉄リチウム（化学式：LiFePO4）を使用しているのが、リン酸鉄リチウムイオン電池なのです。別名で「LiFe電池」や「リチウムフェライト電池」と呼ばれることもあります。
コバルト系の特徴と課題
現代、最も普及しているリチウムイオン電池は、大半のスマートフォンやノートパソコン、タブレットなどに使われている「コバルト系」です。コバルト系のリチウムイオン電池は、日本のパナソニックが1994年、世界で初めて量産に成功した小型蓄電池です。当初は、その＋極にコバルト酸リチウム（化学式：LiCoO2）を使っていました。
体積あたりの充電効率が良く、小型でも長持ちするのがコバルト系リチウムイオン電池の特徴で、これはこれで完成度の高い発明です。しかし、2つの大きな弱点があります。それは「熱暴走して引火するリスク」があることと「コバルト(Co)が稀少で高価なレアメタル」であることです。
熱を持ちすぎて引火するリスクも、現代では様々な安全装置が開発されて最小限に抑えられています。ただ、コバルトが稀少なレアメタルである事実は変えようがありません。もし、このままコバルトが充電池の主流であり続ければ、石油よりも早く地球上から枯渇するといわれます。しかも、紛争が長引くコンゴに地球上のコバルトの半数近くが偏在しているのです。
万が一、コンゴのコバルト生産や輸出が断たれたとき、スマートフォンなどモバイル端末の生産が世界中で停止するおそれがあります。経済安全保障の観点からも、コバルトに依存しない電池の実用化と普及が急務となっています。2000年頃に、コバルトだけでなくニッケル(Ni)とマンガン(Mn)も電極に使う「三元系」リチウムイオン電池が開発されたことで、コバルトの使用量は減りましたが、まだ依存は解消されません。
そこで今、世界中で注目を集めているのが、日本のソニーなどが開発研究を進めてきたリン酸鉄リチウムイオン電池です。
リン酸鉄系バッテリーの特徴と優位性
「リン酸鉄系」は、コバルトを使わず、電池が熱を持っても炎上しにくく安定しています。コバルト原子(Co)と酸素原子(O)の結合は不安定ですが、リン原子(P)と鉄原子(Fe)と酸素原子(O)の結合は強固なのです。
しかし、「コバルト系」や「三元系」に比べると充電効率が良くないため、どうしても「リン酸鉄系」のリチウムイオン電池は大型化せざるをえないという弱点があります。せっかくレアメタルを使用せずに済むようになったのに、結局は高額になってしまうのです。電気自動車（EV）のバッテリーとして採用するとしても、当初はバスやトラックなどの大型車に積むしかなく、普通車のバッテリーに使うのは現実的でないものとして扱われていました。
走行中にいきなり炎上する心配がなく、より安全に人々が利用できるEVを実現するためには、「リン酸鉄系」リチウムイオン電池の小型化が急務です。そうして、技術革新によって「リン酸鉄系」のエネルギー密度が高まり、充電性能を保ったまま、少しずつ小型化を達成できるようになりました。中国製の普通車EVにも、すでにリン酸塩リチウムイオン電池が搭載され始めています。
リン酸鉄リチウムイオンバッテリーはどこに使われているのか
電気自動車（EV）
すでに、大型のEVバスやEVトラック用のバッテリーとして、リン酸鉄リチウムイオン電池が普及しています。また、さらに充電効率を増して小型化に成功した最新式のものも、普通車のEV用バッテリーに採用され始めています。ただし、気温マイナス20度を下回ると急激に性能が低下するため、寒冷地での走行には適していません。
汎用充電器
停電時などの非常電源として、従来品よりも安全性が高いリン酸鉄リチウムイオン電池が使われるようになっています。
電動工具、玩具類
手のひらに載るほど超小型のリン酸鉄リチウムイオン電池は、ほとんど充電が持ちません。しかし、瞬間的・一時的な放電で十分な電動工具やエアソフトガン、あるいは数分間ほど遊べれば十分なラジコンなどに使われたりもします。
リン酸鉄リチウムイオンバッテリーが人気の理由
安全性
従来のリチウムイオン電池と比べて、たとえ熱を持っても引火して燃え上がるリスクは極めて低く、物質的に安定しています。よって、特に人命に関わり、安全性が求められる電気自動車のバッテリーとして採用されています。
長寿命
繰り返しの充電に耐える長寿命である点で、従来のリチウムイオン電池よりも優位性があります。実験レベルにおいて、「コバルト系」は約3,000回、「三元系」は約4,000回の充電で寿命が来るといわれていますが、「リン酸鉄系」は、最大約10,000回の反復充電に耐える性能があります。
また、回路を繋いでいない状態での自然放電が少なく、充電状態が長期間保存される点も特徴として挙げられます。原始的な鉛蓄電池なら、1か月後に約20％の電気が自己放電で失われてしまいますが、リン酸鉄リチウムイオン電池の月間自己放電率は1％未満に抑えられるのです。
低コスト
リン酸鉄リチウムイオン電池は、体積あたりで充電できる容量に対して、従来品の「コバルト系」よりも高価になります。充電効率が低いせいですが、この課題は技術革新により年々改善されています。それよりも、レアメタルのコバルトを使用せずに製造できるため、材料の調達コストが低く、環境負荷もかかりにくい点は、他に代えがたいメリットです。
おすすめのリン酸鉄リチウムイオンバッテリーのポータブル電源——EcoFlow新製品 DELTA2
EcoFlow Technology社は、2017年に立ち上がったポータブル電源のスタートアップ企業で、画期的な製品開発によって世界的な支持を集めて急成長しています。たった4人から始まった会社ですが、現在では1,000人を超える従業員を抱えます。
そのEcoFlow Technology社が新たにリリースした最新充電器「EcoFlow DELTA2」をご紹介します。
リン酸鉄リチウムイオンバッテリーを採用
従来品よりも安全性が高く、繰り返しの充電にも堪えるので、安心して日常的に使える充電器です。しかも「1,024Wh」という大容量の充電が可能で、災害時や停電時、アウトドアレジャーの場などでも、電源が必要な機器を気兼ねなく使えます。
高い拡張性
もし、さらに大容量の電気が屋外で必要となっても、別売のエクストラバッテリーやスマート発電機を接続すれば、最大で3,000Whを超える充電容量を使えるようになります。
高出力
DELTA2には、交流電源（AC）6口を含む合計15ポートが標準装備されており、総出力1,500Wを誇ります。よって、一般的な家電製品のうち、9割以上の電源として使える高い汎用性があります。ドライヤーや電子レンジ、冷蔵庫、洗濯機だって屋外で動かせる高出力です。
スマホをリモコンのように使える
お使いのスマートフォンにEcoFlowの専用アプリをダウンロードすれば、Wi-FiやBluetoothで接続することでDELTA2をリモート操作できます。もし、目の届かない場所にDELTA2が置いてあっても、手元のスマホから自由に操作可能なのです。
超高速充電
一般的な充電器は、0％から80％まで充電するのに8時間程度かかりますが、史上最速充電の「史上最速のX-Stream技術」を搭載したDELTA2なら、充電率80％までわずか約50分で達します。「今すぐ使いたい」というタイミングを逃すことがありません。
リン酸鉄リチウムイオン電池の未来は明るい
以上で説明してきました通り、リン酸鉄リチウムイオン電池には、従来型の「コバルト式」「三元式」に取って代わるだけの高性能と将来性があります。小型化が難しいのは課題ですが、技術革新によって年々、確実に小さく、充電効率も少しずつ向上しています。このまま研究開発が進めば、きっと10年後には、手のひらサイズのモバイルバッテリーとしても実用に堪える、新型リン酸鉄リチウムイオン電池が普及する期待を持てます。