スマートフォンは現代生活において欠かせないアイテムとなっていますが、使い始めてからある程度の時間が経つと、バッテリーの持ちが悪くなることが一般的です。これはなぜ起こるのでしょうか。TEDトーク「あなたの電話のバッテリーが時間と共に悪化する理由」で、ジョージ・ザイダン氏がこの問題について詳しく解説しています。この記事では、そのトークの内容を基に、スマートフォンのバッテリー性能が低下する理由について考察します。
バッテリーの仕組み
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リチウムイオンバッテリー 現代のスマートフォンには、リチウムイオンバッテリーが使用されています。このバッテリーは、軽量で高エネルギー密度を持ち、長寿命であるため、携帯電子機器に最適です。
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充電と放電のプロセス リチウムイオンバッテリーは、リチウムイオンが正極から負極へ、またその逆へと移動することで、エネルギーを蓄えたり放出したりします。これが、バッテリーの充電と放電のプロセスです。
バッテリー性能の低下の原因
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サイクル数の増加 バッテリーの充電と放電を繰り返すことで、バッテリーのサイクル数が増加します。一般的に、リチウムイオンバッテリーは、300から500回のサイクルが限界とされています。
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リチウムイオンの堆積 バッテリーの充電と放電の過程で、リチウムイオンがバッテリーの電極に堆積します。このリチウムイオンの堆積が、バッテリーの容量を減少させ、性能を低下させる原因となります。
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高温・低温 バッテリーは、温度に敏感です。特に、高温や低温下では、バッテリーの性能が著しく低下します。
バッテリーの寿命を延ばすための方法
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適切な充電範囲を保つ バッテリーの充電は、20%から80%の範囲で行うことが、バッテリーの寿命を延ばす上で最適です。
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過充電・過放電を避ける バッテリーの過充電・過放電は、バッテリーの寿命を縮める原因となりますので、避けましょう。
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適切な温度で使用する 高温・低温下での使用は、バッテリーの寿命を縮める原因となりますので、避けましょう。
まとめ
スマートフォンのバッテリー性能が低下する原因は、サイクル数の増加、リチウムイオンの堆積、高温・低温での使用にあります。バッテリーの寿命を延ばすためには、適切な充電範囲を保ち、過充電・過放電を避け、適切な温度で使用することが重要です。
この記事が、スマートフォンのバッテリーの性能低下の理解と、その寿命を延ばすヒントになれば幸いです。
他にもスマートフォンに関連する記事がありますので、是非参考にしてください。
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携帯電話のバッテリーが時間の経過とともに劣化する理由
一滴のガソリン、マッチ、電池はすべてエネルギーを蓄えます が、それぞれがエネルギーを使い果たした後、リサイクルできるのは電池だけです。 なぜなら、化学的に言えば、 切れたバッテリーは実際には新品のバッテリーとそれほど変わらないからです。
私たちが現在使用しているバッテリーのほとんどは、電子を放出することを好む金属 と電子を受け取ることを好む金属があるという事実を利用しています。
たとえば、一般的なアルカリ双 A 電池では、 金属亜鉛が水酸化物イオンと反応して酸化亜鉛 に変化し、マイナス端子で電子を放出します。 電子は、たとえば電球を通過して、 電池のプラス端子に戻り、 そこで二酸化マンガンに受け入れられます。
電池ごとに異なる金属の組み合わせが使用され、 場合によってはグラファイトなどの非金属も 使用されますが、基本的な考え方は、一対の化学反応を利用して 電子の流れを生成することです。
使い捨ての電池も含め、ほとんどすべての電池は 理論的には充電可能です。 それは、金属やその他の化学物質がまだそこにあるからです。 これは、 液体炭化水素分子が気体に変換されるガソリンなどとは大きく異なります。 排気ガスをガソリンに戻すことはできません が、少し工夫すれば、たとえば酸化亜鉛を亜鉛に戻すことはできます。
簡単に言うと、使い捨てバッテリーを再充電しようとしても、 これらの反応が逆に実行されるだけではないということです。 また、無用な汚染物質を生成する多くの副反応が発生し 、 バッテリーの容量が減少します。 さらにはバッテリーの内部構造が損傷し、 電気的接触が失われ故障する可能性があります。
充電式バッテリーは、これらの問題を回避するように設計されています。 見てください、このリチウムイオン電池。 両側には、多数のドックを想像できる原子レベルの構造があります。 したがって、バッテリーが何かに電力を供給しているとき、 リチウムの「船」は回路に電力を供給するために電子を放棄し、 その後バッテリーの反対側に航行し、 秩序正しく組織された方法でドッキングし、 現在下位にあるリチウムと合流します。 - エネルギー電子。 バッテリーの充電時には、その逆のことが起こります。 何百回、場合によっては何千回もの充電サイクルを繰り返すうちに、 一部のリチウムイオン船は方向を逸れて 副反応を起こし、 バッテリーの内部抵抗を増加させる物質を生成します。 その結果、 必然的に停止するまで効率と電力が失われます。
そのような場合でも、充電式かどうかに関係なく、リサイクルすることで、 切れたバッテリーを生き返らせることができます。ほとんどのバッテリーのリサイクルの中心は製錬と呼ばれるプロセスであり、 基本的には金属部品を溶かすだけです。 これにより不純物が取り除かれ、 金属が元の秩序ある状態に戻ります。
残念ながら、多くの国では家庭用電池を通常のリサイクルに そのまま捨てることはできません。バッテリー回収所またはリサイクルセンターに持ち込む必要があります。 より複雑な充電式バッテリーについても同様です。 バッテリーを回収場所に持ち込む か、購入した会社に返送する必要があります。
面倒ではありますが、 バッテリーのリサイクルは非常に重要であるため、時間と労力を費やす価値は絶対にあります。 潜在的に有毒なバッテリー金属が環境に漏れるのを防ぐだけでなく、 希少かつ重要な資源を節約します。
地球には約 2,200 万トンのリチウムが存在しており、これは 約 25 億台の EV に十分な量です。 これは十分な数のように聞こえますが、これは専門家が 2050 年までに正味排出量ゼロを達成するために必要と考えているEV の台数よりも 25% 多いだけであり、これにはラップトップ、携帯電話、その他の リチウムを使用するものは含まれていません。イオン電池。
しかし現在、ほとんどのリチウムイオン電池は リサイクルを念頭に置いて製造されていません。 デザインは複雑かつ非標準的で、 コンポーネントはほぼ破壊不可能な接着剤で固定されています。 そのため、現在リサイクルされているリチウムイオン電池は 5% 未満です。
使用済みバッテリーの責任者 とバッテリーの処理を明確に定義する規制は、リサイクルを劇的に促進する可能性があります。 たとえば、鉛蓄電池は一般に厳しい規制の対象であり 、リチウムイオン電池よりもはるかに高い率でリサイクルされます。
今後 1 世紀にわたって、膨大な数の EV バッテリーをリサイクルする必要がある ため、科学者たちはバッテリーのリサイクルプロセスを より安価で環境に優しいものにすることに取り組んでいます。 製錬には大量のエネルギーが消費され、バッテリーの種類によっては 有害な副生成物が発生する可能性があります。
規制、産業プロセス、私たち自身の個人的な選択に加えて、 バッテリー技術も進化し続けます。 物理的な力、周囲の音、さらにはおしっこさえも電気に変換できる概念実証バッテリーが開発されています。
しかし、あなたの最優先事項が自分の一番の力の源を作ることであるなら、一番は、 申し訳ありませんが、長い間待ってください。