電池の不具合解析——発火・膨れ・容量低下を切り分け、外に頼むとき渡すもの

電池の不具合は、症状で三つに分けてから調べる

「電池が悪い」とひとまとめにすると、調べる順番を誤る。症状によって、守るべき現品の状態も、最初に見る書類も違うからである。NITE は、リチウムイオン電池セルの事故のきっかけとして、内部短絡、外部短絡、過充電、加熱（電池セル以外からの発火による）と、それらの複合要因を挙げている^[1]。一方で、使い続けるうちに容量が減る・内部抵抗が増えるという変化は、事故とは別の筋で、電極の材料や副反応の進み方から説明される^[5]。

この表は調べる順番を決めるためのもので、原因を決めるものではない。発火した製品から見つかった膨れや容量低下は、事故の結果であって原因とは限らない。症状の分け方を社内でそろえておくと、外に頼むときにも「何を確かめたいか」を一文で書ける。

発火・破裂は、熱暴走の「入口」を探す

NITE の事故調査の資料は、熱暴走を JIS C 8715-2 の定義を引いて「発熱が更なる発熱を招くという正のフィードバックによって，温度の制御ができなくなる現象，またはその状態」と説明している^[1]。いったん熱暴走に入ると、内部の物質の熱分解が急に進み、弁が作動して可燃性のガスを出し続けたり、破裂・発火したりする^[1]。焼けたあとの現品から読み取るべきなのは、燃え方そのものより、どこから温度が上がり始めたか、である。

電池セルの中で短絡が起きた場合

同じ資料は、電池セルの不具合で熱暴走に至る仕組みを二つ示している。一つは製造時の異物の混入で、セパレータが傷つき、正極と負極の間で内部短絡が起きて異常発熱する。もう一つは巻きずれで、正極の端が負極よりはみ出した位置関係にあると、充放電を繰り返すうちにセパレータの内部に金属リチウムが析出し、正極と負極が内部短絡するおそれがある^[1]。巻きずれのように、使い始めてしばらくしてから事故になる原因があるので、「新品のときは問題なかった」ことは、セルの不良を否定する材料にならない。

携帯型扇風機の事故を紹介した NITE の資料では、充電中に破裂した製品について、事故品のパックを X 線で透視し、同等品の電池セルの X 線 CT 画像で巻きずれと正極のはみ出しを確かめ、内部短絡で異常発熱し内圧が上がって破裂したと推定している^[2]。別の事故では、同等品の電池セルが個体ごとに仕様が違い、電極体の長さが異なるものや、ガス排出弁などの安全機構が無いものがあった^[2]。事故品が焼けて形を残していないときに、同じロットの未使用品が原因を絞る手がかりになるのはこのためである。

製品の側に原因がある場合

電池セルが熱暴走したからといって、電池セルだけが原因とは限らない。NITE の事故調査の資料が挙げるヘッドライトの事故では、製品の基板に充放電の制御も過充電保護も無く、AC アダプターの出力電圧がそのまま電池セルにかかる作りだった。付属品より出力電圧の高い別製品のアダプターで充電したことで過充電になり、焼損したと推定されている^[1]。同じ資料の照明器具の事故では、同梱されていたアダプターの表示が DC 出力 4.2 V±0.5 V で、同等品と同梱のアダプターで充電を確かめると、充電が終わったときの電池セルの電圧は 4.36 V だった^[1]。資料は、一般に 4.2 V とされる充電電圧を毎回超えて充電されることになると指摘している^[1]。

さらに、電池以外の部品から出火した例もある。NITE の資料は、部品を実装した基板を分割するときにチップコンデンサに力がかかって割れ、通電時に短絡して発熱・出火したと推定される事故を紹介している^[2]。電池を内蔵した製品の事故を「電池の事故」と決めて電池メーカーにだけ問い合わせると、基板の側の原因を見落とす。

社内でまず確かめる：電池と製品の仕様が合っているか

解析を頼む前に、社内で書類だけで確かめられることがある。NITE は再発防止に向けて、輸入・販売する事業者が製造事業者に確認する内容として、製品の仕様書（充電電圧、放電終止電圧、充放電電流、異常時の保護装置、使用温度の範囲）と電池セルの仕様書（上限充電電圧、放電下限電圧、充放電時の最大電流、使用温度の範囲）を並べ、製品の仕様が電池セルの仕様を外れていないかを比べることを挙げている^[1]。例として、製品の側の充電電圧が電池セルの充電電圧を超えていないか、を示している^[1]。

JIS C 62133-2（ポータブル機器用のリチウム二次電池の安全性）も、同じ考え方を規格の要求にしている。組電池は異常な温度上昇が起きないように設計し、単電池の製造業者が指定する温度・電圧・電流の限界に制限する対策を備えなければならない。そして単電池の製造業者は組電池の製造業者に、組電池の製造業者は機器の製造業者に、その制限値の情報を渡さなければならない、としている^[3]。つまり、機器を作る側が電池の制限値を知らないまま充電回路を決めている状態は、規格が想定した情報の流れが途中で切れている、ということになる。

この表が埋まらないこと自体が、一つの発見になる。電池セルの仕様書が手元に無い、製品の充電電圧の設定値を誰も答えられない、という状態なら、解析より先に仕入先から書類を取り寄せる。電気用品安全法の対象かどうかの確かめ方は、電気用品安全法（PSE）の対象品を調達するとき確かめることで扱っている。

容量が減るのは、壊さずに正極と負極を分けて見る

「電池の持ちが悪い」という不具合は、発火とは違って、解体する前に電気の測定でかなり絞り込める。日本自動車研究所（JARI）の研究は、市販の 18650 型リチウムイオン電池（正極は三元系、負極は黒鉛）を、温度と充電を始めるときの残量（SOC）を変えてサイクル試験し、劣化の進み方を比べている^[5]。

この研究は、低い電流で取った放電曲線を微分する方法（dV/dQ 曲線の解析）で、25 ℃ 以上では活物質そのものの劣化はわずかで、容量の低下は副反応による正極と負極のずれで起きていると判断している^[5]。0 ℃ では黒鉛の構造の乱れなど負極の劣化も寄与していた^[5]。また、0 ℃・残量 0 % の条件では、1C で測った容量は下がったのに、低い電流で測った容量には大きな低下が無く、容量の減り方が内部抵抗の増加によるものだと示唆された。交流インピーダンスの測定では正極の電荷移動抵抗が増えていた^[5]。研究は、dV/dQ 曲線の解析を非破壊で劣化の要因を調べられる有用な方法としている^[5]。

不具合の調べ方として読み替えると、次のことが言える。第一に、どの電流で測った容量かで結論が変わるので、「容量が減った」という報告には測定の条件を付ける。第二に、同じ電池でも使われた温度と充電の習慣で劣化の進み方が違うので、使われ方の記録が解析の前提になる。第三に、壊さずに測れることを先に済ませ、解体は最後に回す。解体すると、電気の測定には戻れない。

規格の安全試験は、原因を探すより「再現」に使う

JIS C 62133-2 は、単電池と組電池の安全性を確かめる試験を定めている^[3]。原因の解析そのものではないが、疑っている現象が起きるかを確かめる再現の場面で、条件の目安になる。

これらの試験は「規定の条件で発火又は破裂がないこと」を見る型式の試験である^[3]。不具合の調べで使うなら、規格どおりに合格するかより、疑っている条件（たとえば製品の充電回路が出す電圧、使われた温度）を加えたときに同じ現象が出るかを、問題のロットと健全なロットで比べる組み立てになる。規格の条件をそのまま流して合格したことは、市場での事故の原因が無いことを示さない。

規格は、電池の製造業者に型式ごとの生産工程について材料・部品・検査手順を指定する品質計画を策定・実施することも求めている^[3]。NITE も、事故が起きたときにどの製造工程で起きた問題かを明確にできるトレーサビリティの管理と、品質管理の書類を数年以上保管しているかを、製造事業者に確かめる内容として挙げている^[1]。解析で「巻きずれ」が見つかっても、どのロットのどの工程かを追えなければ、対策の範囲を決められない。

現品を守る：電池は「そのまま」が一番難しい

故障した部品は手を加えずに渡すのが原則で、その一般的な進め方は故障解析を外部に依頼するときにまとめた。電池には、これに加えて危険と変化の問題がある。

• 充電・放電をしない。「本当に容量が減ったか確かめよう」と社内で充放電を繰り返すと、現品の状態が変わり、発火した場合は二次の事故になる。測るなら、解析先と測り方を決めてからにする
• 端子を絶縁して保管する。外部短絡を防ぐ。膨れた電池や外装が傷ついた電池は、金属の箱などに分けて置き、燃えやすいものから離す
• 解体しない。JIS C 62133-2 は、強制内部短絡試験のために単電池を解体するときでさえ、露点 −25 ℃ 以下のドライチャンバかドライルームで行うことが望ましい、解体中に短絡させないように縁が絶縁された道具を使う、構造ごとに短絡しやすい箇所を製造業者に確かめる、としている^[3]。社内の作業台で開けてよいものではない
• 運ぶ前に輸送の規則を確かめる。不具合のある電池の返送は、通常の部品と同じには送れない。輸送の区分と不具合品の扱いはリチウム電池を含む部品の調達と輸送で扱っている

外に頼むときに渡すもの・受け取るもの

電池の不具合の解析は、X 線透視・X 線 CT、ドライルームでの解体と電極の観察、ガスの分析、電気化学の測定（充放電曲線の微分、交流インピーダンス）など、設備と安全管理の要る作業が多い。NITE の事故調査の資料でも、事故品と同等品の電池セルを X 線 CT や分解で比べ、基板の回路の作りを確かめ、同梱のアダプターで実際に充電して電圧を測るという組み合わせで原因を推定している^[1][2]。外に頼むときも、この組み合わせを前提に情報をそろえる。

NITE の資料の結論も、どれも「〜したものと推定される」という書き方になっている^[1][2]。焼けた現品から言えることには限りがあるので、報告書の「推定」の重さを読み違えないことが大事である。

不具合品と同等品、仕様書がそろったら、解析先の手配から相談できます

どのくらいの件数が起きているか

NITE の北海道支所が 2026 年 7 月 15 日に出した資料によると、NITE に通知のあった製品事故情報のうち、2021 年から 2025 年の 5 年間に北海道で起きたリチウムイオン電池搭載製品の事故は 91 件で、うち火災は 82 件だった^[4]。この件数は北海道の中の数で、重大製品事故のほか非重大の事故情報も含み、原因が特定されていないが電池に起因した可能性があると推定されるものや調査中のものも入っている^[4]。製品別ではモバイルバッテリーが 19 件、充電式電動工具が 14 件、ポータブル電源が 8 件だった^[4]。

数字は一地域のもので、全国の傾向や特定の製品の危険性を示すものではない。ただ、事故になった製品の大半で火災が起きているという点は、電池の不具合を「持ちが悪い」程度の話として後回しにしないための材料になる。

よくある質問

電池メーカーに調べてもらえば十分ではないですか

セルの不良を調べるには電池メーカーの協力が欠かせない。ただ、NITE の事例のように、原因が製品の充電回路や付属のアダプター、基板の部品にあることもある^[1][2]。電池メーカーの調べは電池の範囲に限られるので、製品全体を見る調べを別に持っておくと、責任の切り分けが一方の言い分だけで決まらない。

膨れた電池が 1 個だけあります。調べられますか

1 個でも、X 線での内部の観察やガスの分析はできる。比べる相手として、同じロットの未使用品を残しておくことが大事で、比較が無いと「この状態が異常か」を判断しにくい。膨れた電池は扱いに注意が要るので、送り方は解析先と相談してから決める。

使い方による劣化か、不良かをどう分けますか

使われ方が同じ別の個体と比べるのが基本になる。JARI の研究のように、温度と充電を始める残量で劣化の速さは大きく変わる^[5]。使われ方の記録が無いと、劣化の早さが使い方によるのか個体の差かを分けられない。

まとめ

電池の不具合は、発火・破裂、膨れ、容量低下の三つに分けて調べる。発火・破裂は熱暴走の入口を探す作業で、電池セルの製造不良だけでなく、製品の充電の仕組みや付属品、電池以外の部品も疑う。社内では電池セルと製品の仕様を突き合わせ、現品は充放電せず、解体せず、端子を絶縁して守る。容量低下は壊さずに測れることを先に済ませる。外に頼むときは、不具合品と同等品、仕様書、使われ方、知りたいことをそろえて渡し、報告書では確認と推定を分けて読む。

関連する記事として、発熱の原因と放熱の手、伝熱解析で部品の温度を予測する、モバイルバッテリー OEM の進め方も参照してほしい。

出典・参考資料

1. リチウムイオン電池搭載製品の発火事故事例（製品評価技術基盤機構 製品安全センター 事故調査課）
2. 携帯型扇風機の事故事例の紹介（製品評価技術基盤機構 製品安全センター）
3. JIS C 62133-2:2020 ポータブル機器用二次電池の安全性－第２部：リチウム二次電池（日本産業標準調査会 JIS 検索で本文を閲覧）
4. 『夏バテ(夏のバッテリー)』にご注意を（別添）（製品評価技術基盤機構 北海道支所／2026 年 7 月 15 日）
5. 1/3C サイクル試験におけるリチウムイオン電池の劣化機構（松田 智行・安藤 慧佑・明神 正雄・今村 大地／JARI Research Journal・日本自動車研究所／2015 年 4 月）

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