リチウムイオン電池の健康リスクについて話す

前書き

リチウムイオン電池は、私たちの生活を素晴らしい方法で楽にしてくれました。これらの電池は、日常生活に必要なさまざまな電子機器に使用されています。それらは高いエネルギー密度、容量、そして比較的良好な耐用年数を持っており、それが私たちのラップトップ、携帯電話、懐中電灯などに電力を供給するために使用される理由です。リチウムイオン技術は、単に電池業界に革命をもたらしました。それらは多くの利点と関連しています。しかし、それらはいくつかの健康上のリスクにも関連しています。 1991年に充電式リチウムイオン電池の大規模なリコールがありました。初期の問題は、特に充電中のリチウム金属の固有の不安定性に関連していました。場合によっては、バッテリーが高温ガスを放出し、火傷を引き起こすのに十分でした。しかし、この問題を防ぐために、メーカーは金属特性のないリチウムイオン電池を開発し、はるかに安全に使用できるようにしました。

主要なリチウムイオン電池の健康リスクの導入

リチウムイオン電池の安全性について懸念を引き起こしているいくつかの注目を集める事件がありました。たとえば、2017年にGalaxy Note 7のバッテリーで深刻な過熱の問題が発生したため、Samsungは重大な問題を経験しました。この事件は会社に数十億ドルの費用をかけ、特定の電話を過熱させる不規則なサイズのリチウムイオン電池から移動しました。この事件はSamsungの広報災害であり、Galaxy Note 7のすべての団結を呼び戻すことを余儀なくされ、最終的にはライン全体がキャンセルされました。ただし、これは、より効率的な安全チェックで回避できたはずです。

ハネウェルグループは、顧客がバッテリーセルの過熱について報告したときの予防措置として、2つのポータブルマルチガス検知装置の製造と配送を停止しました。国際民間航空機関（ICAO）も、男性、機械、環境の安全がリチウムイオン電池の危険にさらされていると考えています。 2016年4月、旅客機の貨物スペースでのリチウムイオン電池の輸送を禁止しました。この決定は、バッテリーによって引き起こされる火災の危険性に関する正当な懸念に基づいて行われました。

電気機器には毎年約20億個のリチウムイオン電池が組み込まれています。この電池技術は、長い間、電池業界の特徴的な発明と見なされてきました。今日、私たちはこのバッテリー技術のリスクを知っています。リスクは何年もの間過小評価されているか、無視されてきました。国民を驚かせた多くの事故や事件がありました。

リチウムイオン電池は、金属箔でコーティングされた数十の層で構成されています。アノード層とカソード層は、薄い保護層であるセパレーターによって分離されています。過熱によりセパレーターにひびが入ると、蓄積されたエネルギーが解放装置の制御不能になる可能性があります。したがって、バッテリーが燃え尽きて爆発する可能性があります。バッテリーが大きいほど、化学反応が激しくなります。携帯電話のバッテリーは炎を形成するのに十分です。さらに、有毒ガスが放出され、致命的となる可能性があります。キールのリスク管理および損傷研究所が作成したフィルムは、リチウム電池が発火しやすいエネルギー貯蔵庫であることを示しており、リチウム電池が搭載されている場所に煙探知器を設置することを推奨しています。

これらのバッテリーの取り扱いと使用は潜在的に危険であり、保管も危険です。全米防火協会（NFPA）は、リチウムイオン電池の大容量貯蔵に関する研究について、可燃性電解液のためにリチウムイオン電池からいくつかの特別な火災の危険が生じると結論付けました。

リチウムイオン電池の爆発の場合、有毒ガスの放出による脅威があります。完全に充電されたバッテリーは、50％充電されたバッテリーよりも多くの有毒ガスを放出します。バッテリーに含まれる化学物質とそれらの電荷を放出する能力は、放出される有毒ガスの濃度と種類に影響を与える可能性があります。

一酸化炭素などの危険物質は、車内や飛行機のコンパートメントなどの密閉された小さな環境に漏れると、短期間で重大な害を及ぼす可能性があります。

リチウム電池は人体に有害ですか？

まず第一に、あなたはリチウム電池が安全であることを知る必要があります。リチウムイオン電池の爆発や火災は非常にまれです。メーカーは、リチウムイオン電池の安全対策の改善に取り組んできました。さらに、適切な安全性試験方法が現在すべてのメーカーで使用されています。

ただし、リチウムイオン電池は、爆発や火災につながる電池の故障の場合、人体に害を及ぼす可能性があります。モバイルサイズのバッテリーは、火傷を引き起こす可能性のある発火に十分です。バッテリーにエネルギー障害が発生すると、熱暴走が発生する可能性があります。熱暴走は、高酸化性の正極と高還元性の負極の発熱化学反応に由来するセルの急速な自己発熱です。熱暴走の間、セルはその蓄積されたエネルギーを急速に放出し、セルが蓄積したエネルギーが多いほど、熱暴走反応はより強くなります。また、可燃性電解質は熱暴走反応の強度を高める可能性があります。

エネルギーおよびバッテリーの故障にはいくつかの原因があり、火災や機械的損傷への暴露などの外力によって引き起こされる場合があります。または、充電または放電、バッテリー保護回路の設計、または内部セルの障害に起因する問題の結果である場合があります。微妙な製造上の問題はまれです。

リチウムイオン電池の故障の重大度は、化学エネルギーと電気エネルギーの組み合わせであるセルに蓄積された総エネルギーに強く影響されます。したがって、潜在的な熱暴走イベントの重大度は、蓄積された化学エネルギーを減らしてセル内の電解質の体積を減らすか、電解質を不燃性材料に変えることによって制御できます。

炭化水素ベースの電解質は、リチウムイオン電池の最も可燃性の高い成分です。したがって、火災条件下では、これらのセルは、水ベースの電解質を含む鉛蓄電池、NiMH、またはNiCadセルとは異なる動作をします。リチウム電池の火災はそれほど危険ではないかもしれませんが、それらは非常に異なり、独特の危険性があります。

多くのメーカーは、リチウムイオン電池の研究開発に深く取り組んでいます。彼らは、バッテリーの寿命を延ばし、過熱の可能性を減らすことによって、既存の製品を改善するために一生懸命取り組んでいます。彼らの研究の一部には、環境に関係なく、すべてのバッテリーが安全に使用できることを確認することが含まれます。よく知られているように、電池業界は革新と改善の余地を十分に提供しています。

さらに、市場に出回っている安全でないバッテリーパックの侵入を防ぐために、ほとんどのメーカーは、承認されたパックアセンブラーにのみリチウムイオンセルを販売しています。承認された安全回路を含めることは、購入要件の一部です。この安全上の注意は、ラップトップパックなどの大型バッテリーでは特に重要です。これは、何か問題が発生した場合の危険性が、小型の携帯電話のバッテリーよりもはるかに大きいためです。このため、多くのラップトップメーカーは、一致するコンピューターだけがアクセスできる秘密のコードでバッテリーを保護しています。これにより、ブランド名以外のバッテリーが市場に溢れるのを防ぐことができます。

市場で使用されているリチウムイオン電池の数を考えると、電池は損傷や人身傷害の点でほとんど害を与えていないことに注意する必要があります。しかし、その安全性は依然としてホットな話題であり、小さな事故でも多くのメディアの注目を集めています。

リチウム電池の利点は何ですか？

リチウム電池を使用することには多くの利点があります。リチウムイオン電池の利点は次のとおりです。

・高エネルギー密度–これはリチウムイオン電池の主な利点の1つです。これらのバッテリーは電子機器に長時間電力を供給するため、より多くの電力を消費しながら、充電の合間にスマートフォンやラップトップをより長く使用できます。また、電気自動車にはエネルギー密度の高いバッテリー技術が必要です。

・低い自己放電率–リチウムイオン電池の自己放電率は低いです。それらの自己放電率は、NiCadやNiMHフォームなどの他の充電式電池よりもはるかに低くなっています。充電量を減らすことなく、長期間保管できます。

・メンテナンスが少ない-リチウムイオン電池は、性能を確保するためにメンテナンスを必要としません。

・より長いバッテリー寿命–リチウムバッテリーは長持ちし、鉛蓄電池の最大10倍の寿命を提供します。したがって、鉛蓄電池よりもリチウムイオン電池の方が耐用年数が長くなります。

・軽量–リチウムイオン電池は軽量で、鉛蓄電池よりも多くのエネルギーを供給します。したがって、柔軟性が高く、インストールが簡単です。

・優れた使用可能容量–リチウム電池の定格容量の90％以上を定期的に使用できます。

・高速で効率的な充電–リチウムイオン電池は容量の100％まで高速にできます。

結論

リチウムイオン電池は安全です。この電池技術は電池業界に革命をもたらし、これらの電池は世界中で使用されています。リチウムイオン電池の爆発や火災はほとんどありません。これらのケースはまれであり、主にエネルギー障害が原因です。サムスンやソニーのようないくつかの会社は、故障のためにリチウムイオン電池を含むデバイスをリコールしなければなりませんでした。この若い電池業界では、安全性の革新と改善の余地がまだたくさんあります。