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電気自動車（EV）の急速充電は、満充電に近づくと、電池を保護するために車両側が受け入れる電流を減らします。80％前後が目安ですが、減速し始める残量はメーカーや車種によって異なり、電池の温度も充電速度に影響します。最後まで同じ速さで充電できないのは、電池内部でリチウムイオンを取り込む仕組みによるものです。
満充電に近づくと電流を減らす理由
リチウムイオン電池は、充電時にリチウムイオンが正極から負極へ移動し、走行時には逆方向へ戻ることで電流を供給します。負極には主に黒鉛が使われ、充電時にはその内部へリチウムイオンを取り込みます。
充電が進んで負極が満たされるほど、リチウムイオンを取り込むのに時間がかかります。一般的な充電制御は、一定の電流を流した後、電池を構成するセルの電圧が上限に達すると、電圧を一定に保ちながら電流を減らす方式です。このため、満充電に近い区間ほど充電に時間がかかります。
取り込みが追いつかない状態で大きな電流を流し続けると、負極の表面に金属リチウムが析出する「リチウムめっき」が起こります。析出した金属リチウムの一部は元に戻らず、電池で使えるリチウムを減らすほか、突起状に成長すると内部の短絡につながるおそれもあります。車両が充電器に電流を下げるよう求めるのは、こうした状態を避けるためです。
急速充電器の最大出力を受け入れ続けるわけではない
家庭のコンセントや普通充電設備は交流を供給し、車載充電器が電池に必要な直流へ変換します。一方、急速充電設備は設備側で変換した直流を電池へ送り、車両が指定する受け入れ量に合わせて充電します。
充電器に表示される最大出力と、充電中に車両が実際に受け入れる出力は異なります。公称の最大出力が維持されるのは充電曲線の一部で、出力は残量や温度によって変わるものです。電池が冷えている場合や高温になっている場合にも、車両側が受け入れる電力を抑えます。
電池に蓄えたエネルギーを充電時間で割ると、その区間の平均充電出力を求められます。容量をCキロワット時、10％から80％までの充電時間をt分とすると、充電量はC×0.7キロワット時、平均出力は「C×0.7÷（t÷60）」キロワットです。充電器や電池では損失が生じるため、電力網から受け取る電力量は、電池に蓄えられる電力量より多くなります。
減速の始まる残量は車種で異なり、低温も制約になる
充電速度を制御するのは車両で、満充電に近づいた際に出力を下げ始める残量はメーカーや車種ごとに異なります。欧州市場のEV62車種を対象にした研究でも、充電出力の推移にはブランドや車種による大きな違いがありました。研究では、残量10〜90％の充電を測定し、冷えた電池と、充電前に温度を整えた電池でも試験しています。
低温、高い充電残量、高い充電速度は、いずれもリチウムめっきのリスクを高める条件です。ミュンヘン工科大学の研究チームは、電池内部の電気化学的な挙動と車両の走行を組み合わせたモデルで、充電前の加温や充電中の温度管理を検討しました。
充電前に電池を加温する「プレコンディショニング」は、低温時の急速充電性能を改善するために使われます。一方、加温にはエネルギーが必要で、高温も電池の劣化や安全性に関わるため、加熱と冷却の両方を含む制御が必要です。62車種を扱った研究でも、電池の予熱は、特に低温環境で充電時間を短縮する要素として位置づけられています。
BYDは電極構造を変え、10〜97％を9分とする性能を提示
中国の自動車メーカーBYDは、2026年3月に公開した第2世代「Blade Battery」で、黒鉛粒子を直立させ、リチウムイオンが短く直線的な経路を通れる構造を採用しました。イオンが移動する液体も変更し、正極側からの移動も速めています。
BYDは、これらの変更で内部抵抗と発熱を抑え、より大きな電流を受け入れられるとしています。同社が掲げる充電性能は、1500キロワットの「Flash Charger」と組み合わせた場合、残量10〜70％が5分、10〜97％が9分です。
日常の充電上限は電池の種類でも変わる
満充電に近づく際の電流制御に加え、日常の充電上限には、高い充電状態で過ごす時間も関わります。リチウムイオン電池は満充電に近いほど電圧が高く、その状態が長く続くと電極材料の劣化が進みやすくなります。日常の上限を80％前後とする車種もあれば、定期的に100％まで充電するよう案内する車種もあるのは、このためです。
ニッケル、マンガン、コバルトを正極に使うNMC電池では、日常の上限として80〜90％程度が推奨される場合があります。一方、正極にリン酸鉄リチウムを使うLFP電池では、100％までの充電を前提とした運用が推奨される車種があります。LFP電池は広い残量範囲で電圧の変化が小さく、残量推定の精度を保つには、満充電による補正が必要です。
