アップルは高密度リチウム電池でバッテリー寿命を延ばすことを検討している

Appleは、バッテリーのサイズを大きくせずに充電式リチウムバッテリーセルのエネルギー容量を増やし、将来のデバイスのバッテリー寿命を延ばす技術を研究している。

提案された発明は、今週米国特許商標庁が公開し、AppleInsiderが発見した新しい特許出願書類に詳述されている。「充電式リチウム電池セルのエネルギー密度の向上」と題されたこの出願書類では、「多段階定電流定電圧（CC-CV）充電技術」を用いたバッテリーの充電について説明されている。

CC-CV充電技術により、バッテリーセル内のアノード活物質の厚さを増すことで、「体積エネルギー密度と重量エネルギー密度」の両方を高めることができます。しかし、電力容量密度は向上しますが、バッテリーのサイズ、最大充電時間、最小寿命サイクルは変わりません。

Apple の申請では、リチウムイオン電池やリチウムポリマー電池の電池容量、つまりアンペア時間 (mAh) を増やす従来の方法では、陽極と陰極の集電体の長さとコーティング材料を増やす必要があると述べられている。しかし、集電体の面積を増やすと体積エネルギー密度が低下し、電池が大きくなってしまう。

「必要なのは、電池セルのサイズを大きくせずに、充電式リチウム電池のエネルギー容量を増やす技術だ」と出願書類には記されている。

アップルの申請書には、バッテリーセルを小型化し、「携帯型電子機器の限られたスペースをより効率的に活用」する計画があると記されている。同社は、節約したスペースをより多くの機能やバッテリー容量の追加に活用できると述べている。

しかし、多段階CC-CV充電技術を採用する場合の問題点は、温度によってバッテリー寿命が大幅に低下する可能性があることです。例えば、同じ電流密度で10℃で充電した場合、45℃などの高温時と比較してサイクル寿命が「大幅に」低下します。

さらに、充電状態が 70 パーセントから 100 パーセントの間であれば、電流充電密度によってバッテリーのサイクル寿命がさらに短くなります。

Appleのソリューションは、モバイルデバイスのバッテリーの充電状態が高い場合、または温度が低い場合に、充電電流を低減します。これにより、バッテリーの化学的性質を変更することなく、バッテリーのサイクル寿命の劣化を防ぎ、場合によっては寿命を延ばすことさえ可能になります。

多段階充電技術は新しいバッテリー設計と互換性があり、バッテリーの充電状態や温度が異なる場合に充電速度を動的に調整することでバッテリー寿命を延ばします。

今週明らかにされたアップルの発明案は、2009年8月22日に米国特許商標庁に初めて提出された。発明者はラメシュ・C・バードワジ氏とタイサップ・ファン氏である。