電気・電子

電池

リチウムイオン電池・劣化・熱暴走・BMS・給電など

電池に関係する課題と、使える技術・製品・企業をまとめた入口です。

上ぶたを外した電池モジュールに円筒形のセルが並び、横に電池管理の基板と断熱シート、手前に円筒形と角形のセルを置いたイメージ
AI(ChatGPT)で生成したイメージ画像

電池の課題から探す

課題目的困りごと
電池の劣化を抑えたい長寿命化容量が早く減る・置いておくだけで劣化する
電池の熱暴走・発火を防ぎたい安全過充電・短絡・高温で、発煙・発火しないか心配
燃えにくくしたい・発火を防ぎたい安全電池から出た火を、周りに燃え広がらせたくない
配線をなくしたい新しい機能AGV の充電やセンサーの電池交換の手間をなくしたい
センサーを小さく組み込みたい小型・軽量化無線のセンサーで、電池をどれだけもたせるか決めたい
加速試験で寿命を見積もりたい開発・評価温度を上げた試験で、何年もつかを短い時間で見積もりたい

課題ごとに効く技術は、下の「課題と技術のマトリクス」にまとめています。

電池は、化学反応で電気をためて取り出す部品です。工場の AGV(無人搬送車)、蓄電システム、無線のセンサー、電動工具など、ものづくりの現場でも使われています。このページでは、電池の困りごとを劣化(容量が減る)・熱暴走(発火)・燃え広がり・充電や電池交換の手間に分けて整理しました(編集部の整理)。どれに困っているかで、効く技術が変わります。

このページでは、主に充電して繰り返し使う二次電池、なかでも使われる場面の多いリチウムイオン電池を中心に、よくある課題と、それを解決する技術(電池の種類の選定、温度管理、BMS と保護回路、類焼防止、診断と試験、給電と省電力)、種類ごとの特徴、選ぶときに確かめることをまとめ、関係する技術を持つ企業を紹介します。

電池の企業(早見表)

企業電池の
種類
温度
管理
BMS・
保護
類焼
防止
診断・
試験
給電・
省電力
エリーパワーリン酸鉄系の長寿命セル●
ゴイク電池約1秒の劣化診断と BMS●●
内橋エステック二次保護のヒューズ●
日光化成熱で膨張する断熱シート●
ケミトックス電池の安全性試験の受託●
エイターリンク920MHz 帯のワイヤレス給電●

●は、各社の公式サイトで確認できた得意分野です(空欄は、扱っていないという意味ではありません)。社名を押すと、その会社の紹介へ移ります。温度管理(冷却・加温)を専門に扱う会社は、公式サイトで確かめられた会社がなく、ここでは紹介していません。

電池でよくある課題

リチウムイオン電池のセルの断面で、正極と負極がセパレータで隔てられ、リチウムイオンがセパレータを通って行き来しているイメージ
リチウムイオン電池:充電と放電でリチウムイオンが正極と負極を行き来するイメージ(AI[ChatGPT]で生成)

リチウムイオン電池は、正極と負極をセパレータで隔て、電解液で満たした構造で、充電と放電のたびにリチウムイオンが正極と負極の間を行き来します。電池の中では、使っていなくても少しずつ化学反応が進みます。その反応の速さを決めるのが、温度・充電の状態(SOC)・流す電流で、劣化も熱暴走も、ここから起きます。

リチウムイオン電池の正極・セパレータ・負極・集電体の断面の模式図と、劣化・熱暴走・類焼・充電・状態の把握・寿命の見積もりの6つの課題
図1 リチウムイオン電池のしくみと、課題が起きる場所
AI(Claude)で作成
課題何が起きているか主に効く技術
電池の劣化を抑えたい高温や満充電での保管では、被膜(SEI)の成長などで容量が減り、抵抗が増える。低温・大電流の充電では、負極にリチウムが析出しやすい電池の種類の選定、温度管理、BMS(充電の制御)
電池の熱暴走・発火を防ぎたい過充電・短絡・外からの熱などで温度が上がり、内部の反応が発熱を呼んで止まらなくなるBMS・保護回路、類焼防止、試験
燃えにくくしたい・発火を防ぎたい1つのセルの熱が隣のセルやケース、保管している場所に燃え広がる類焼防止・耐火材
配線をなくしたいAGV の充電や、たくさんのセンサーの電池交換に人手がかかる給電(ワイヤレス給電・環境発電)
センサーを小さく組み込みたい無線にすると、データを送る間隔と電池の寿命がトレードオフになる省電力(送信の間隔)、電池の選定

「主に効く技術」の列は、下のマトリクスと各節の内容をもとにした編集部の整理です。

出典:LIB の劣化要因|東陽テクニカ、リチウムイオン電池の劣化のモデル化に関する研究|自動車技術会論文集 44(2)、リチウムイオン電池の信頼性と安全性について|日本信頼性学会誌 40巻4号、無線センサ WR10(2018年9月に受注終了)|パナソニック インダストリー

このほか、電池に関係する課題として、「加速試験で寿命を見積もりたい」も解説しています。

課題と技術のマトリクス

よくある課題に対して、どの技術が効くかをまとめました。記号の理由と出典は表の下にあります。

よくある課題電池の種類(セル)の選定温度管理(冷却・加温)BMS・保護回路類焼防止・耐火材診断・試験給電・省電力
電池の劣化を抑えたい◎◎◎○
電池の熱暴走・発火を防ぎたい○○◎◎◎
燃えにくくしたい・発火を防ぎたい◎○
配線をなくしたい◎
センサーを小さく組み込みたい◎

◎:第一候補 ○:有効 △:条件によって有効 空欄:公開資料で直接の関係を確認できなかった組み合わせ。一般的な傾向で、効果を保証するものではありません。

記号の理由と出典

課題技術記号理由と出典
電池の劣化を抑えたい電池の種類(セル)の選定◎リン酸鉄(LFP)の正極や、チタン酸リチウム(LTO)の負極を使い、サイクル寿命の長さを特長にした電池がある(エリーパワー:15年・約17,000回のフル充放電で容量保持率70%のセル単体の予測値。東芝:20,000回を超えるサイクル寿命、低温で充電しても金属リチウムが析出しない)(出典:キーテクノロジー|エリーパワー、SCiB について|東芝)
電池の劣化を抑えたい温度管理(冷却・加温)◎劣化の反応は温度が高いほど速い。寿命の加速試験では「10℃2倍則」の近似が使われ、加地らの実験では25℃から50℃で保存劣化の速さがおよそ5倍になった(出典:リチウムイオン二次電池の寿命評価試験(PDF)|JFEテクノリサーチ、リチウムイオン電池の劣化のモデル化に関する研究|自動車技術会論文集 44(2))
電池の劣化を抑えたいBMS・保護回路◎充電の範囲(SOC)で劣化が変わる。加地らの実験では、SOC の変動幅が0〜100%のときの劣化速度は、変動幅20%のときの2.6〜6.4倍程度だった。直列の組電池では、セルの充電量のずれをセルバランスでそろえる(出典:リチウムイオン電池の劣化のモデル化に関する研究|自動車技術会論文集 44(2)、リチウムバッテリーの寿命を最大限に延ばす方法|EDN Japan)
電池の劣化を抑えたい診断・試験○劣化の度合い(SOH)は、満充電から空までの電気量を測る方法のほか、内部抵抗や交流インピーダンス(数秒〜数分)で推定できる。(劣化そのものを止める技術ではないので○とした。編集部の評価)(出典:中古 LIB の劣化診断方法(PDF)|JARI Research Journal)
電池の熱暴走・発火を防ぎたい電池の種類(セル)の選定○リン酸鉄は熱安定性が高く熱暴走しにくい性質を持つ。ただし、それだけで安全な電池になるわけではなく、電池全体の最適化が要るとしている(出典:キーテクノロジー|エリーパワー)
電池の熱暴走・発火を防ぎたい温度管理(冷却・加温)○熱暴走は、温度が上がって内部の反応が進み、さらに発熱する現象。放熱が発熱に追いつかなくなると止まらなくなる。リチウムイオン電池を搭載した製品の事故は6〜8月に多い(出典:リチウムイオン電池の信頼性と安全性について|日本信頼性学会誌 40巻4号、「夏バテ(夏のバッテリー)」にご用心(2025年6月)|NITE)
電池の熱暴走・発火を防ぎたいBMS・保護回路◎メインの保護回路が働かないときに備え、二次保護 IC と三端子ヒューズなどの遮断素子で充放電を止める。ノート PC・ESS・電動自転車などでは2重の保護が標準的(出典:セカンドプロテクションとは|内橋エステック)
電池の熱暴走・発火を防ぎたい類焼防止・耐火材◎セルの間の断熱で、隣のセルへの熱の伝わりを抑える。ただし JARI の試験では、同じ厚さ1mm の断熱板でも、熱連鎖しなかったモジュールと、別のセル(発火して高温になった)で熱連鎖したモジュールがある(出典:自動車用リチウムイオン電池の熱暴走発生方法の調査(JARI Research Journal 2014)|日本自動車研究所、ニコ膨張シート|日光化成)
電池の熱暴走・発火を防ぎたい診断・試験◎産業用の安全規格 JIS C 8715-2(IEC 62619 準拠)でも類焼試験の実施が要求され(ケミトックス)、車載用は UN GTR No.20 などで延焼の防止が定められている。トリガーセルをヒーター・釘刺し・過充電で熱暴走させて伝播を評価する(出典:類焼試験|ケミトックス)
燃えにくくしたい・発火を防ぎたい類焼防止・耐火材◎電池パックのセルの間にマイカのシートを入れて熱の広がりを抑える。リチウムイオン蓄電池を貯蔵するときの安全対策に使う耐火クロスもある(出典:xEV向けマイカ材料の用途と課題|長瀬産業、リチウムイオン蓄電池貯蔵用クロス、溶接火花受けクロス|ニチアス)
燃えにくくしたい・発火を防ぎたい診断・試験○規格の要求がはっきりしない製品の電池パックでも、類焼の危険性を試験で事前に把握できる(出典:類焼試験|ケミトックス)
配線をなくしたい給電・省電力◎920MHz 帯の電波によるワイヤレス給電で、センサーを配線レス・バッテリーレスにする例がある。環境発電の電力をためて昇圧し、電池なしでセンサーの計測と無線発信をする電源もある(出典:FA事業|エイターリンク、当社技術|エイターリンク、電源コア CLEAN-Boost|エイブリック)
センサーを小さく組み込みたい給電・省電力◎無線センサーでは、データを送る間隔が電池の寿命を大きく左右する(WR10 の目安:標準の電池で、送信間隔10秒なら約1か月、10分なら約3年、60分なら約7年。25℃・良好な通信状態)(出典:無線センサ WR10(2018年9月に受注終了)|パナソニック インダストリー)

表が画面に収まらないときは、横にスクロールできます。

主な解決技術

電池の課題を解決する代表的な技術です。技術ごとに、しくみと効き方を下で説明します。

技術概要解決できる課題
電池の種類(セル)の選定正極・負極の材料で、寿命・安全性・低温での充電・エネルギー密度が変わる電池の劣化を抑えたい電池の熱暴走・発火を防ぎたい
温度管理(冷却・加温)電池をちょうどよい温度の範囲に保ち、セルの間の温度差を小さくする電池の劣化を抑えたい電池の熱暴走・発火を防ぎたい
BMS・保護回路電圧・電流・温度を見て、充電の範囲を決め、セルをそろえ、異常のときは止める電池の劣化を抑えたい電池の劣化を抑えたい電池の熱暴走・発火を防ぎたい
類焼防止・耐火材セルの間の断熱材や耐火の布で、熱と炎を隣に広げない電池の熱暴走・発火を防ぎたい燃えにくくしたい・発火を防ぎたい
診断・試験劣化の度合いを短い時間で測る。寿命試験・安全性試験・類焼試験で確かめる電池の劣化を抑えたい電池の熱暴走・発火を防ぎたい
給電・省電力ワイヤレス給電や環境発電で充電・電池交換をなくす。送信の間隔で電池をもたせる配線をなくしたい配線をなくしたいセンサーを小さく組み込みたい

技術の概要と、つないだ課題は、各節と課題ページの内容をもとにした編集部の整理です。

電池の種類(セル)の選定:材料で寿命と安全性が変わる

同じリチウムイオン電池でも、正極と負極の材料で性質が変わります。正極にリン酸鉄(LFP)を使う電池や、負極にチタン酸リチウム(LTO)を使う電池は、サイクル寿命の長さを特長にした製品があります。東芝は、LTO 負極の電池 SCiB について、低温で充電しても金属リチウムが析出しないため、−30℃の低温環境で充放電を繰り返せるとしています(セルの種類によって使用温度範囲は異なる)。

黒鉛の負極では低温や大電流の充電でリチウムが析出しやすく、チタン酸リチウムの負極では析出しにくいことを比べた模式図
図2 黒鉛の負極とチタン酸リチウムの負極(課題「電池の劣化を抑えたい」の図)
AI(Claude)で作成

エリーパワーは、リン酸鉄は熱安定性が高く熱暴走しにくい性質を持つとしたうえで、リン酸鉄を使っているからといって安全な電池とは限らず、電池全体の最適化が要るとしています。一方で、電池の電圧やエネルギー密度(同じ大きさ・重さでためられる量)は、材料によって違います。寿命だけでなく、容量・大きさ・重さ・コスト・使う温度の範囲を合わせて比べます(材料ごとの比較は下の「種類と特徴」)。

出典:SCiB について|東芝、キーテクノロジー|エリーパワー、LIB の劣化要因|東陽テクニカ

温度管理(冷却・加温):ちょうどよい温度に保つ

劣化の化学反応は、温度が高いほど速く進みます。寿命を温度で加速して評価するときは「10℃2倍則」(試験温度が10℃高いと、半分の時間で同じ劣化が起きる)という近似が使われ、加地らの実験では、25℃から50℃に上がると、保存劣化の速さがおよそ5倍になりました。反対に、低すぎる温度では、充電でリチウムが負極に入りきれず析出しやすくなります(東陽テクニカ)。

電池の温度が低すぎるとリチウムの析出、高すぎると被膜の成長や電解液の分解が進み、その間にちょうどよい範囲があることを示した図
図3 電池の温度の範囲と劣化(課題「電池の劣化を抑えたい」の図)
AI(Claude)で作成
角形のセルを並べたモジュールの底面を熱伝導シートを介して冷却プレートに当て、熱がプレートの冷却液へ逃げているイメージ
液冷:セルの底面を冷却プレートに当てて冷やすイメージ(AI[ChatGPT]で生成)

冷却には、空冷と液冷があります。GS ユアサの解説では、空冷は構成をシンプルにしやすく、液冷はより高い冷却能力を出しやすいとしています。同社は、角形のセルの底面を、熱伝導シートを介して冷却プレートに当てる構成を紹介しています。セルと冷却プレートの間の材料は、技術ページ「放熱シート・グリス」で解説しています。

出典:リチウムイオン二次電池の寿命評価試験(PDF)|JFEテクノリサーチ、リチウムイオン電池の劣化のモデル化に関する研究|自動車技術会論文集 44(2)、LIB の劣化要因|東陽テクニカ、リチウムイオン電池の冷却技術(PDF)|GS ユアサ

BMS・保護回路:充電の範囲を決め、異常のときは止める

直列につないだ角形のセルから細い線を BMS の基板へつなぎ、1つのセルの異常を見つけているイメージ
BMS:セルごとの電圧・温度を測って異常を見つけるイメージ(AI[ChatGPT]で生成)

BMS(電池管理システム)は、セルごとの電圧、電流、温度を測り、過充電・過放電を防ぎ、充電の条件を決めます。充電のしかたを変えるだけで劣化を抑えられることがあり、加地らの実験では、SOC の変動幅が0〜100%のときの劣化速度は、変動幅20%のときの2.6〜6.4倍程度でした。多くのセルを直列につなぐ組電池では、セルの充電量をそろえる「セルバランス」も BMS の役割です。

充電量の多いセルの分を抵抗で熱にするパッシブ方式と、多いセルから少ないセルへ電気を移すアクティブ方式のセルバランスの比較
図4 パッシブ方式とアクティブ方式のセルバランス(課題「電池の劣化を抑えたい」の図)
AI(Claude)で作成

保護回路そのものが故障することもあります。内橋エステックは、メインの保護回路(ファーストプロテクション)が働かないときに備え、二次保護 IC と三端子ヒューズなどの遮断素子で充放電を止める「セカンドプロテクション」の構成を解説し、ノート PC・ESS・電動自転車などでは2重の保護が標準的だとしています。

二次保護ICと遮断素子による二次保護の回路の例
二次保護 IC と遮断素子による二次保護(セカンドプロテクション)の回路の例(出典:セカンドプロテクションとは|内橋エステック)

出典:リチウムイオン電池の劣化のモデル化に関する研究|自動車技術会論文集 44(2)、リチウムバッテリーの寿命を最大限に延ばす方法|EDN Japan、セカンドプロテクションとは|内橋エステック

類焼防止・耐火材:1つのセルの熱を隣に広げない

円筒形のセルを仕切りで分けたモジュールで、1つのセルだけが熱暴走し、仕切りで熱が隣のセルに広がるのを防いでいるイメージ
類焼防止:1つのセルの熱を隣に広げないイメージ(AI[ChatGPT]で生成)

熱暴走は、温度が上がると内部の反応が進んでさらに発熱する現象で、放熱が発熱に追いつかなくなると止まらなくなります。対策は1つに頼らず、起こさない・早く止める・熱をためない・隣に広げない・外に被害を出さないを重ねて考えます。

熱暴走の対策を、セルで起こさない、BMSで止める、熱をためない、隣に広げない、外に被害を出さないの5層で示した概念図
図5 熱暴走を防ぐ5層の対策(課題「電池の熱暴走・発火を防ぎたい」の図)
AI(Claude)で作成

セルの間には、マイカのシート、無機系の断熱シート、熱で膨らんで断熱する材料などを入れます。ただし、日本自動車研究所(JARI)の試験では、セルAとステンレスのケースのモジュールは厚さ1mm の断熱板で熱連鎖しませんでしたが、別メーカーのセルBとアルミのケースのモジュールは、断熱板があっても熱連鎖しました(論文は、セルBが発火して高温になった影響とみています)。部品だけでなく、モジュールやパックの状態で確かめます。リチウムイオン蓄電池を貯蔵するときの安全対策に使う耐火クロスもあります(ニチアス)。

出典:リチウムイオン電池の信頼性と安全性について|日本信頼性学会誌 40巻4号、自動車用リチウムイオン電池の熱暴走発生方法の調査(JARI Research Journal 2014)|日本自動車研究所、xEV向けマイカ材料の用途と課題|長瀬産業、リチウムイオン蓄電池貯蔵用クロス、溶接火花受けクロス|ニチアス

診断・試験:劣化の度合いを測り、安全性を確かめる

セルに測定器をつなぎ、小さな交流を流して内部の抵抗を測っているイメージ
交流インピーダンス法:小さな交流を流して劣化の度合いを見るイメージ(AI[ChatGPT]で生成)

劣化の度合いは、SOH(新品の満充電容量に対する、今の満充電容量の割合)で表します。JARI の解説では、満充電から空までの電気量を測る方法(最も正確だが数時間かかる)のほか、交流インピーダンス法なら数秒〜数分で測れるとしています。周波数を変えて小さな交流を流し、電解液の抵抗、電極の反応の抵抗、拡散などを分けて見ます(東陽テクニカ)。

交流インピーダンス法のナイキストプロットと、dQ/dV 解析の山の変化を示した模式図
図6 交流インピーダンス法と dQ/dV 解析(課題「電池の劣化を抑えたい」の図)
AI(Claude)で作成
試験室の中でセルに釘を刺し、わざと内部短絡を起こして安全性を確かめる釘刺し試験のイメージ
安全性の試験:釘刺しなどで電池の安全性を確かめるイメージ(AI[ChatGPT]で生成)

安全性は試験で確かめます。釘刺し・圧壊・過充電・外部短絡・加熱・類焼などの試験があり、どの規格に合わせるかで必要な試験が変わります(規格は下の「種類と特徴」)。寿命は、使い方に近い条件の充放電の試験や、保管の温度と SOC を変えた保存試験で見積もります。

出典:中古 LIB の劣化診断方法(PDF)|JARI Research Journal、電気化学インピーダンス法によるリチウムイオン電池の非破壊分析|東陽テクニカ、リチウムイオン電池の試験評価|ケミトックス、リチウムイオン二次電池の寿命評価試験(PDF)|JFEテクノリサーチ

給電・省電力:充電と電池交換の手間を減らす

無線のセンサーでは、データを送る間隔が電池の寿命を大きく左右します。パナソニック インダストリーの無線センサ WR10(2018年9月に受注終了した製品)の仕様では、標準の電池で、送信間隔10秒なら約1か月、10分なら約3年、60分なら約7年を目安としていました(25℃、良好な通信状態)。測りたい変化の速さに合わせて、送る間隔と電池の大きさを決めます。

無線センサーの送信間隔と電池寿命の関係。10秒で約1か月、10分で約3年、60分で約7年
図7 無線センサの送信間隔と電池寿命の目安(課題「センサーを小さく組み込みたい」の図)
AI(Claude)で作成
工場の機械に付けた電池のないセンサーへ、壁の送信アンテナから電波で電気を送っているイメージ
ワイヤレス給電:電波でセンサーを動かし、電池交換をなくすイメージ(AI[ChatGPT]で生成)

電池交換そのものをなくす方法もあります。ワイヤレス給電には、磁界結合(電磁誘導)方式や磁界共鳴方式などがあり(ダイヘン)、エイターリンクは920MHz 帯の電波で、センサーを配線レス・バッテリーレスで動かすとしています。エイブリックは、振動・温度差などの小さな環境エネルギーをためて昇圧し、電池なしでセンサーの計測と無線発信をする電源を出しています。方式の選び方は、課題ページ「配線をなくしたい」で解説しています。

出典:無線センサ WR10(2018年9月に受注終了)|パナソニック インダストリー、ワイヤレス給電の方式とは?磁界結合(電磁誘導)方式と磁界共鳴方式の違い|ダイヘン、当社技術|エイターリンク、電源コア CLEAN-Boost|エイブリック

種類と特徴

電池は、使い切りの一次電池と、充電して繰り返し使える二次電池に分かれます(電池工業会)。二次電池の主なものは、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池で、リチウムイオン電池は、軽量でありながら高電圧・大電力で、自己放電が少ない電池です(電池工業会)。

鉛35、ニッケル水素60、リチウムイオン110Wh/kgの棒グラフと公称電圧、リチウムイオン電池の材料による電圧の違い
図8 二次電池の種類と、重さあたりにためられるエネルギー
AI(Claude)で作成
項目鉛蓄電池ニッケル水素電池リチウムイオン電池
公称電圧2.0V1.2V3.7V(正極・負極の材料で2.4〜3.7V 程度)
重さあたりのエネルギー(セルのみの代表例、2013年の資料)35Wh/kg60Wh/kg110Wh/kg
主な用途・特徴最も歴史が古い二次電池。自動車用のほか、制御弁式は工場・ビルの非常用電源やバックアップ用ニカド電池より容量が大きく、大電流を取り出せる軽量で高電圧・大電力。自己放電が少ない
留意点重さあたりのエネルギーが小さい(上の表の値からの編集部の読み取り)電圧が低いので、同じ電圧を得るには直列のセルが多くなる(編集部の解説)電解液は引火性の有機溶媒。過充電・短絡・高温で熱暴走のおそれがある

リチウムイオン電池の中でも、材料で性質が変わります。電池工業会の規格の表では、正極にリチウム複合酸化物、負極に炭素を使うものを公称3.7V としています。正極にリン酸鉄リチウムを使うものは3.2V 程度(粉体工学会誌)、負極にチタン酸リチウムを使う東芝の SCiB のセルは公称2.3V(大容量タイプ)・2.4V(高入出力タイプ)です。東芝の論文は、チタン酸リチウムの負極はエネルギー密度が下がる一方、リチウム金属が析出することがほとんどなく、グラファイトの負極の民生用の電池が数百サイクルで容量が初期の80%になるのに対し、20,000サイクル近い耐久性があるとしています。

容量は Ah(アンペア時)、ためられるエネルギーは容量に電圧をかけた Wh(ワット時)で表します(EDN Japan)。充放電の電流は、容量に対する比の「C」で表し、容量20Ah の電池なら1C は20A、2C は40A です(日本信頼性学会誌)。

出典:一次・二次電池について|電池工業会、電池の規格について|電池工業会、電池の構造と反応式(例)|電池工業会、高安全な大型リチウムイオン電池の開発と今後の展望(2013年)|粉体工学会誌『粉砕』No.56、SCiB 大容量タイプ(セルの仕様)|東芝、SCiB 高入出力タイプ(セルの仕様)|東芝、LTO 負極を用いたリチウムイオン電池の安全性と信頼性|日本信頼性学会誌 39巻1号、電池の基本構成と充放電の原理|EDN Japan

セルの形:円筒形・角形・ラミネート形

リチウムイオン電池のセルには、円筒形、角形、ラミネート形があります。消防庁の資料では、円筒形は金属の缶で、直径18mm・長さ65mm 程度のものが代表的、角形は金属の缶(小型では樹脂も)で、大型のものは電気自動車や産業用の機器に、ラミネート形は外装がラミネートフィルムで、携帯機器や電気自動車に使われるとしています。リチウムイオン電池には、内圧が上がったときに逃がす安全弁(内圧低下機構)が必ず備わっているとしています。

円筒形、角形、ラミネート形のリチウムイオン電池のセルの模式図
図9 リチウムイオン電池のセルの形
AI(Claude)で作成

電解液はエチレンカーボネートなどの引火性の有機溶媒で、消防法上の危険物(引火性液体)にあたります。大量に取り扱う・貯蔵するときは、消防法の区分が関わります(同資料)。

出典:リチウムイオン電池の概要について(PDF)|消防庁、電池の学校 1限目|東芝

関係する法令・規格と、事故の状況

使う場所・売り方・運び方で、関わる法令と規格が変わります。どの規格に合わせるかで、必要な試験が変わるので、設計の早い段階で確かめます。

法令・規格対象と内容
電気用品安全法モバイルバッテリー(体積エネルギー密度400Wh/L 以上のリチウムイオン蓄電池)に、平成30年(2018年)2月から適用。令和4年12月に、上限の充電電圧を超えないよう電圧の監視の要件を明確にした(経過措置は令和6年12月に満了)。販売のときは PSE マークと届出事業者名の表示が義務
改正資源有効利用促進法2026年4月施行。モバイルバッテリー・携帯電話・PC・リチウムイオン電池を使った製品などを「指定再資源化製品」とし、高い回収目標を掲げて認定を受けたメーカーなどには、回収・再資源化で廃棄物処理法の特例を設ける
JIS C 62133-2(IEC 62133-2)ポータブル機器に使うリチウム二次電池(単電池・組電池)の、意図した使用と予見できる誤使用での安全の要求事項と試験方法
JIS C 8715-2(IEC 62619)据置用(通信・UPS・電力の平準化・非常用電源など)や、フォークリフト・AGV・鉄道・船舶などの移動体を含む産業用のリチウム二次電池の安全要求事項(路上を走る車は除く)。耐熱暴走の確認として、単セルの強制内部短絡試験か、モジュール・パックの類焼試験のどちらかを行うとされている(JARI、2014年の解説)
UN38.3国連の危険物輸送の試験。船・航空機・鉄道で国際輸送するには合格が求められる。低圧・温度・振動・衝撃・外部短絡・衝突/圧壊・過充電・過放電の8つの試験

NITE(製品評価技術基盤機構)によると、2021〜2025年の5年間に通知されたリチウムイオン電池を搭載した製品の事故は2,140件で、年ごとに増え(2021年301件→2025年561件)、そのうち1,901件が火災でした。事故の半数を超える1,212件は充電中に起きています。

出典:製造・輸入・販売時の対策|消防庁、改正資源有効利用促進法の施行に向けた関係法令の整備について(PDF、2026年3月)|環境省、JIS C 62133-2:2020(規格票のプレビュー)|日本規格協会、JIS C 8715-2:2024(規格票のプレビュー)|日本規格協会、類焼試験|ケミトックス、UN38.3 試験|エスペック、「夏バテ(夏のバッテリー)」にご注意を(2026年7月)|NITE、同上 発表資料(PDF)|NITE

選ぶときに確かめること

電池は、使う条件(電圧・容量・電流・温度・寿命)から種類を絞り、組み方と管理(直列・並列、BMS、充電の範囲)、熱と安全、法令と輸送の順に確かめて選びます。メーカーや試験会社に相談する前に、次の条件を整理しておくと、話が早くなります。

使う条件、電池の種類、組み方と管理、熱と安全、法令・規格・輸送の順に電池を選ぶ流れ
図10 電池を選ぶ流れ
AI(Claude)で作成
  • 使う条件:必要な電圧と容量(Wh)、流す電流(連続・最大)、1日の充放電の回数
  • 寿命:何年・何回もたせたいか、容量が何%まで下がったら寿命とするか
  • 温度:使う温度と保管の温度(最低・最高、屋外・車内・密閉した箱の中)、冷却や加温の有無
  • 充電:充電の電流、急速充電の有無、使う SOC の範囲、満充電で置く時間
  • 組み方:直列・並列の数、BMS の有無と記録できるデータ(セルごとの電圧・電流・温度)
  • 安全:保護回路の構成(一次・二次)、セルの配置と断熱材、ガスの逃げ道とケースの材質
  • 法令・規格:合わせる規格(JIS C 8715-2、IEC 62619、UN GTR No.20 など)と、輸送・販売に要る手続き

出典:中古 LIB の劣化診断方法(PDF)|JARI Research Journal、類焼試験|ケミトックス

企業紹介(電池技術)

電池の技術を持つ企業を、得意分野が重ならないように選びました。内容は各社の公式サイトで確認できる範囲です。各社の得意分野は、次の早見表のとおりです。

企業電池の
種類
温度
管理
BMS・
保護
類焼
防止
診断・
試験
給電・
省電力
エリーパワーリン酸鉄系の長寿命セル●
ゴイク電池約1秒の劣化診断と BMS●●
内橋エステック二次保護のヒューズ●
日光化成熱で膨張する断熱シート●
ケミトックス電池の安全性試験の受託●
エイターリンク920MHz 帯のワイヤレス給電●

●は、各社の公式サイトで確認できた得意分野です(空欄は、扱っていないという意味ではありません)。社名を押すと、その会社の紹介へ移ります。温度管理(冷却・加温)を専門に扱う会社は、公式サイトで確かめられた会社がなく、ここでは紹介していません。

エリーパワー株式会社|リン酸鉄系の長寿命の大型リチウムイオン電池

東京都品川区に本社を置く、2006年設立の会社です。大型リチウムイオン電池と蓄電システムの開発、製造、販売を行っています。

エリーパワーの電池セルの寿命の実測データのグラフ
電池セル寿命実測データ(出典:キーテクノロジー|エリーパワー)

エリーパワーの得意技術

技術内容
リン酸鉄(LFP)の正極正極材にリン酸鉄を使う。リン酸鉄は熱安定性が高く熱暴走しにくい性質を持つが、それだけで安全な電池になるわけではなく、電池全体を最適化しているとしている。釘を刺しても、圧壊しても、過充電しても発煙・発火しないとしている
長いサイクル寿命15年間くり返しフル充放電(約17,000回)しても、電池容量の保持率70%(セル PD50S06、室温25℃、1C、1日3サイクル、放電深度100%のセル単体の予測値)
広い作動温度−20℃から60℃まで作動する(蓄電システムの動作保証温度範囲とは異なる)

エリーパワーが解決できる課題

  • 毎日の充放電で、蓄電池の容量が早く減るのを抑えたい
  • 放電深度を深く(0〜100%)使っても、長くもつ電池がほしい
  • 発火のリスクを抑えた、大型の電池を使いたい

出典:キーテクノロジー|エリーパワー、会社概要|エリーパワー

ゴイク電池株式会社|約1秒で劣化を診断する装置と BMS

ゴイク電池とは

大阪市淀川区に本社を置く、2014年設立の会社です(資本金5,000万円)。電池診断装置、BMS、急速充電器と電池応用技術の開発・販売を行っています。郵送や訪問の窓口は、大阪府吹田市のテクノロジーセンターです。

ゴイク電池の BMS(g-BMS)の基板
BMS(g-BMS)の基板(出典:BMS/BMU|ゴイク電池)

ゴイク電池の得意技術

技術内容
電池診断装置電池を診断機につなぐと、約1秒で容量・残量を5%の誤差で得られるとしている。充電は不要。CHAdeMO で診断する EV は約30秒
動的内部抵抗による解析独自の解析(Dir:動的内部抵抗)で、SOC(残量)と SOH(健全度)を求める
BMS(g-BMS)公称3.2〜3.8V のリチウムイオン電池用。1枚の基板で3〜15セル、最大32枚をデイジーチェーンでつなげる。パッシブバランス方式で、バランスの電流は1ch あたり180mA、電圧の分解能は2mV 以下

ゴイク電池が解決できる課題

  • 電池の劣化の度合いを、充放電せずに短い時間で知りたい
  • 中古・使用済みの電池を、再利用できるか仕分けたい
  • 組電池のセルの電圧を監視し、充電量をそろえたい

出典:電池診断装置|ゴイク電池、BMS/BMU|ゴイク電池、会社概要|ゴイク電池

内橋エステック株式会社|温度ヒューズと、電池の二次保護の考え方

内橋エステックとは

大阪市鶴見区に本社を置く、1918年創業(1949年設立)の会社です。温度ヒューズ・ヒューズ抵抗器と、はんだ・フラックスの製造販売を行い、リチウムイオン二次電池の二次保護(セカンドプロテクション)の考え方を公開しています。

内橋エステックの温度ヒューズ製品
温度ヒューズ製品(出典:会社概要|内橋エステック)

内橋エステックの得意技術

技術内容
二次保護の標準構成二次保護 IC と、三端子ヒューズ・シグナルヒューズ・ヒュージングレジスタなどの遮断素子を使い、設定電圧のしきい値を超えた状態が一定時間続いたら充放電を遮断して、過充電時の充電、過放電時の放電を止める
二重の保護メインの保護回路(ファーストプロテクション)のバックアップとして二次保護を組む。ノート PC・ESS・バックアップ電源・電動自転車などでは2重の保護が標準的としている

メインの保護機能が働かない状態は明らかな故障なので、安全のため再使用できないように遮断する、という考え方です。

内橋エステックが解決できる課題

  • 保護回路が故障したときにも、過充電や過放電を止めたい
  • 電池パックに、二重の保護の構成を組みたい

出典:セカンドプロテクションとは|内橋エステック、会社概要|内橋エステック

日光化成株式会社|電池の異常時に膨張して断熱する「ニコ膨張シート」

日光化成とは

大阪市北区に本社を置く、1947年創立の素材メーカーです(1956年に日光化成株式会社に改称)。樹脂材料と建築材料を手がけ、リチウムイオン二次電池のセルの間に入れる断熱材「ニコ膨張シート」を扱っています。

ニコ膨張シートの膨張前と膨張後
円筒形のセルとニコ膨張シート

ニコ膨張シート(左:膨張前と膨張後、右:円筒形のセルとシート。出典:ニコ膨張シート|日光化成)

日光化成の得意技術

技術内容
ニコ膨張シート電池の正常時は薄いシートでセルの間のすき間を保って放熱性を高め、異常時は熱で多段的に膨張して、隣のセルへの熱の伝わりを断熱する
物性(実測値で保証値ではない)厚さ0.5〜1.0mm、膨張倍率 約10倍、膨張時の熱伝導率 0.05W/(m·K)

日光化成が解決できる課題

  • 1つのセルの熱暴走が、隣のセルに広がるのを防ぎたい
  • 断熱材を入れても、ふだんの放熱は保ちたい

公開されている実績・用途

  • 円筒形リチウムイオン二次電池の釘刺し類焼試験で、セルの間にシートを置くことで隣接セルの類焼を防止

出典:ニコ膨張シート|日光化成、会社概要|日光化成、沿革|日光化成

株式会社ケミトックス|リチウムイオン電池の安全性試験と類焼試験の受託

東京都大田区に本社を置く、1975年設立の試験会社です(従業員58名、2025年現在)。山梨県北杜市の北杜LiB試験センターなどで、リチウムイオン電池の安全性試験・性能試験を受託しています。

リチウムイオン電池の安全性試験の様子
リチウムイオン電池の安全性試験の様子(出典:リチウムイオン電池の試験評価|ケミトックス)

ケミトックスの得意技術

技術内容
類焼試験類焼のきっかけになる「トリガーセル」を、ヒーター加熱・釘刺し・過充電のいずれかで熱暴走させ、隣接するセルやモジュールへの伝播を評価する。過充電は、PTC 素子や CID のある円筒形のセルには適用できないとしている
規格に沿った安全性試験JIS C 8714、JIS C 8715-2(IEC 62619)、JIS C 62133-2(IEC 62133-2)、UN38.3、電気用品安全法などの規格を挙げ、外部短絡・過充電・釘刺し・圧壊・加熱・温度サイクルなどの試験を行う
性能試験放電・容量保持・内部抵抗・充放電サイクル耐久などの試験も行う

ケミトックスが解決できる課題

  • 規格に沿った類焼試験・安全性試験を受けたい
  • 規格の要求がはっきりしない製品の電池パックでも、類焼の危険性を事前に知りたい
  • 難燃材・断熱シートなど電池向けの部材の効果を確かめたい

出典:類焼試験|ケミトックス、リチウムイオン電池の試験評価|ケミトックス、会社概要|ケミトックス

エイターリンクとは

東京都千代田区に本社を置く、2020年設立の会社です(従業員93名、2026年3月現在)。920MHz 帯の電波によるワイヤレス給電の技術を持ち、工場の FA 向けなどに展開しています。

エイターリンクとSMCが共同開発した、ワイヤレス給電で動くオートスイッチと送電機
ワイヤレス給電で動くオートスイッチ(出典:FA事業|エイターリンク)

エイターリンクの得意技術

技術内容
920MHz 帯のワイヤレス給電920MHz 帯の周波数を使う。最長17m、角度依存性なし、極低消費電力を特長に挙げている
配線レス・バッテリーレスのセンサーセンサーをワイヤレス化して、配線の作業負荷を減らし、断線によるライン停止のリスクをなくすとしている
共同開発SMC と、配線レス・バッテリーレスで動くオートスイッチを共同で開発した

エイターリンクが解決できる課題

  • たくさんのセンサーの電池交換をなくしたい
  • 動く所や奥まった所のセンサーの配線をなくしたい

出典:当社技術|エイターリンク、FA事業|エイターリンク、会社概要|エイターリンク

電池に関係する分野と製品のページです。

関連する記事・事例

出典・参考

情報の確認日:2026年10月1日 本ページの内容は一般的な情報で、実際の性能は製品・使用条件により異なります。図はAI(Claude)で作成した概念図、冒頭の画像はAI(ChatGPT)で生成したイメージ画像です。

電池のよくある課題

電池の主な解決技術

電池の技術の基礎知識

電気・電子のほかのテーマ