バッテリーは使用を重ねるほど、少しずつ性能が低下します。新品時と比べてどの程度の容量や出力を維持しているかを示す指標がSOHです。

SOHを理解すると、使用可能時間の変化や交換時期、安全管理の考え方を把握しやすくなります。

本記事では、SOHの基本、評価される項目、劣化の原因、状態を把握する方法を順に解説します。

SOHとは何か

SOHとは、State of Healthの略で、バッテリーの健全性や劣化状態を示す指標です。一般的には、新品時の性能を100％としたときに、現在どの程度の性能を維持しているかを表します。

バッテリーは外観だけでは劣化状態を把握しにくいため、SOHのような数値指標を用いることで、状態管理や寿命判断を行いやすくなります。

SOCとの違い

SOCはState of Chargeの略で、現在の充電残量を示す指標です。スマートフォンやEVで表示されるバッテリー残量に近い考え方です。

一方、SOHはバッテリーそのものがどれだけ劣化しているかを示します。

SOCは短期的な残量、SOHは長期的な劣化状態を示す指標といえます。

SOHが低下するとはどういう状態？

SOHが低下するというのは、新品時と同じ容量や出力を維持しにくくなる状態を指します。

フル充電しても使用時間が短くなる、必要な出力を出しにくくなる、充放電時に発熱しやすくなるといった変化が現れると、SOHが低下している状態と考えられます。

容量低下だけでなく、内部抵抗の増加も代表的な劣化のサインです。

SOHがバッテリー管理で重要視される理由

SOHを把握することで、バッテリーの交換時期の判断や保守計画の策定を行いやすくなります。

EV、定置用蓄電池、産業機器では、バッテリーの劣化が稼働時間や安全性に直結します。SOHを継続的に確認することで、性能低下の把握やトラブル予防に役立ち、安定した運用につながります。

SOHで評価される主な項目

SOHは、容量だけで単純に決まるものではありません。バッテリーの劣化は、容量の減少、内部抵抗の増加、充放電効率の低下、発熱傾向の変化など、複数の形で現れます。

そのため、SOHを評価する際は、一つの項目だけを見るのではなく、用途に応じて複数の項目を組み合わせて判断することが重要です。

特に安全性や出力安定性が求められる用途では、複数の項目を継続的に確認することが欠かせません。

初期容量に対する現在の容量

SOH評価で最も分かりやすいのが、初期容量に対する現在容量の割合です。

新品時に比べて蓄えられる電力量が減ると、満充電しても使用可能時間は短くなります。容量維持率は、EVの航続距離や蓄電池の稼働時間を判断する上で重要な指標です。

内部抵抗の増加

バッテリーは劣化が進むと内部抵抗が増加しやすくなります。

内部抵抗が高くなると、電流を取り出す際の電圧降下が大きくなり、出力低下や発熱増加につながります。

高出力を必要とする用途では、容量だけでなく内部抵抗の変化も重視されます。

充放電性能の変化

劣化したバッテリーでは、充電や放電の効率が低下することがあります。充電に時間がかかる、放電時の電圧が安定しない、必要な電流を取り出しにくいといった変化が見られる場合です。

実際の使用条件に近い充放電試験により、性能変化を確認できます。

発熱や電圧変動の傾向

SOHが低下したバッテリーでは、充放電時の発熱や電圧変動が大きくなる場合があります。

温度上昇が大きい状態で使い続けると、さらに劣化が進みやすくなります。発熱や電圧の落ち込みの傾向は、安全性や寿命を判断する手がかりになります。

バッテリー劣化が進む主な原因

バッテリーの劣化は、使用条件や保管環境によって進み方が変わります。同じバッテリーでも、充放電の頻度、温度、電圧範囲、電流の大きさによってSOHの低下速度は異なります。

劣化の原因を理解しておくことで、バッテリーに過度な負担をかけない運用や、寿命を延ばすための管理につなげられます。

高温環境での使用や保管

高温環境は、バッテリー内部の化学反応を促進し、劣化を早める要因になります。

高温の場所で長時間使用したり保管したりすると、容量低下や内部抵抗の増加が進みやすくなります。

充放電サイクルの繰り返し

バッテリーは、充電と放電を繰り返すことで少しずつ劣化します。サイクル数が増えるほど、内部の材料や電解液に変化が生じ、容量低下や内部抵抗の増加が進みます。

頻繁に深い放電を行う使い方では、SOHが低下しやすくなる点に注意が必要です。

過充電や過放電の影響

過充電や過放電は、バッテリーに大きな負担を与えます。適正な電圧範囲を外れて使用すると、内部材料の劣化が進み、性能低下や安全性低下につながる可能性があります。

SOH低下を抑えるためには、バッテリー管理システム（BMS）による電圧監視や保護制御を行うことが重要です。

急速充電や大電流放電による負荷

急速充電や大電流放電は、短時間で大きな電流を流すため、バッテリーに熱的・電気的な負荷を与えます。

利便性は高いものの、頻繁に繰り返すと内部抵抗の増加や発熱を招きやすくなります。

用途に応じた電流条件の管理が必要です。

SOHを把握する方法

SOHを把握する方法には複数あり、主に以下のような手法が用いられます。

• 容量測定
• 内部抵抗測定
• 充放電試験
• BMS

容量測定では、一定条件で充放電を行い、実際に取り出せる容量を確認します。新品時や基準値と比較することで、容量維持率を把握できます。

内部抵抗測定では、劣化によって抵抗値が増えていないかを確認します。抵抗が大きいほど、電圧降下や発熱が発生しやすくなります。

充放電試験では、充放電中の電圧、電流、温度、容量の変化を測定し、実際の使用に近い条件で性能を評価します。

単体セルだけでなく、モジュールやパック単位で確認する場合もあります。

また、EVや蓄電池では、BMSを用いて電圧、電流、温度、使用履歴などを基にSOHを推定します。

ただし、SOHは測定条件や推定方法によって値が変わることがあります。そのため、単一の数値だけで判断せず、測定条件、使用履歴、異常履歴とあわせて確認することが大切です。

必要に応じて、定期的な試験データとBMSの推定値を比較すると、状態をより正確に把握しやすくなります。

SOHを正しく理解するために

SOHは、バッテリーの劣化状態を把握し、安全かつ効率的に運用するための重要な指標です。

ただし、SOHは容量だけでなく、内部抵抗や出力性能、発熱特性などを含めたバッテリーの性能状態を総合的に示します。

また、測定条件や推定方法によって値が変わることがあるため、表示された数値をそのまま見るだけでなく、どの条件で評価されたものかを確認することが大切です。