寒い日に携帯のバッテリーが急激に消費されるのはなぜなのか？その対処法とは？

　パルモの住む栃木県宇都宮市では今日の朝、氷点下4度だった。全国の天気マップで調べたら札幌の朝と同じだった。普通に寒いんじゃい！

　だが今のアメリカに比べたらマシなレベルだろう。本日ワシントンDCでは最低気温が氷点下14度、ニューヨークに至っては氷点下16度だ。私が昔住んでいたペンシルベニア州ピッツバーグだと氷点下19度。それに比べたらまあマシなのだろう。

　激寒で困ることがある。スマホのバッテリーの減りが早いというのだ。そこまでの寒さを経験していないとわからないかもしれないが、使用していないにもかかわらずぐんぐんとバッテリーが減っていくのだそうだ。

　一体何が起きているのだろう？
　もちろんバッテリーが消費しているわけではない。
　それゆえに解決方法があるという。

リチウムイオンバッテリー内の化学反応が遅くなるから

　その理由は、バッテリーの機能が化学反応に依存しており、氷点下になるとそうした反応がゆっくりになる、あるいは停止してしまうからだ。

　ほぼあらゆる携帯電話に内蔵され、現代生活には欠かせない充電式のリチウムイオンバッテリーは、個々のリチウムイオンが溶液の中を一方のプラス極から反対のマイナス極へ流れる際に電流を放出している。

　バッテリーが切れた状態とは、そうしたイオンのすべてがマイナス極にある多孔質グラファイトに取り込まれてしまっている状態だ。

低温で化学反応が遅くなる理由は不明

　バッテリー内部の化学反応が遅くなる正確な仕組みについては不明だ。『Journal of The Electrochemical Society』に掲載された2011年の論文には、「低温化でリチウムイオンバッテリーの性能が低下するにいたる具体的なメカニズムは依然として不明」とある。

　しかし極端な低温があらゆるバッテリーの反応を遅くするのはおおむね確かなことである。

バッテリーの挙動を充電切れと認識して電源がオフになる

　寒い日、しっかり100％充電しておいたスマホを使おうと使おうと思ってポケットから取り出すと、バッテリーの残量表示は赤く点灯、1％となっていて、一瞬の間をおいて電源が切れるという事例が報告されている。

　寒さでバッテリーの残量が1パーセントを示した時、イオン全部が突如としてマイナス極に集まったわけではない。

　低温によって、常温でバッテリーイオンが見せるようなゆっくりとした放電が阻害される。しかし極端な低温ではバッテリー内部の化学反応がゆっくりになるか止まってしまうので、放電される電流は携帯が作動するには不十分なほど少なくなる。

　スマホはこれをバッテリーがほとんど切れているサインと認識し、しばらく後に自動的に電源をオフにしたわけである。

スマホをあたためればバッテリーが回復

　
　ローレンス・バークレー国立研究所の化学者スティーブン・J・ハリスによれば、あまりにも寒すぎる環境においてリチウムイオンの充電プロセスは上手くいかないという。

　通常の環境なら、電流をバッテリーに加えるとイオンがプラス極の多孔質グラファイトへと運ばれる。ところがバッテリーが凍っていると、イオンはグラファイトに入らず、溶液やグラファイト表面を覆うプレートから逃げてしまう。このためにバッテリーの性能や寿命は著しく低下する。

　そういう時はスマホをある程度温めればよい。化学反応が起きる温度にまで戻し、電源ボタンを押せば、バッテリー残量は通常通り表示されるという。

　イオンはどこにも行っていない。
　ただ寒くて動けなくなっていただけなのだ。

References:lithiumbatteryresearch / Why Does Cold Weather Drain Your Phone Battery?http://lithiumbatteryresearch.com/Plating.php

　これはスマホに限らずリチウムイオン電池を使っている製品によく起こりがちだよね。寒い日に車の中に置いておいた電化製品が作動しないということは何度か体験しているし、実際に温めれば作動することも知ってはいたのだけれど、暖かいところに住む人が寒いところに旅行に行った場合に、「何事？」と思うかもしれないから、覚えておくと良いかもしれない。

　ちなみに昔シカゴに住んでいた時に、あまりの寒さに車のバッテリー液が凍ったことがあったんだけど、あれにはびっくりしたな。氷点下20度以下だったけどな。

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