ヨットに長く乗っていると、そんな経験を何度となく経験していると思います。

バッテリーが古くなったからだろうと考えがちですが、そもそもバッテリーが劣化するとは、バッテリー内部で何が起きているのでしょうか。また、充電器が満充電を示していても、以前のように電気を使えなくなるのはなぜなんでしょうか。

バッテリーと言うと、今はLiFePO4バッテリー（リン酸鉄リチウムイオンバッテリー）をヨットに搭載するなんてことも増えて来てはいますが、相変わらずヨットで広く使われているのは鉛バッテリーてす。

そこで今回は、この鉛バッテリーの劣化が進む仕組みとその原因やバッテリーの状態を見分ける方法などを中心に少し書いてみたいと思います。

充電したはずなのに、すぐ電圧が下がる

ヨットのバッテリーは、使い続けているうちに少しずつ性能が低下していきます。しかし、その変化は必ずしも分かりやすいものではありません。

例えば、マリーナで陸電につないで充電している間は、充電器が満充電を示している。ところが、陸電を外して冷蔵庫や照明を使い始めると、以前よりも早く電圧が下がってしまう。エンジンを回して充電した直後は十分な電圧があっても、しばらく電気を使うとバッテリーの残量が急に減ったように感じることもあります。

こうした症状が現れると、充電器やオルタネーターの不具合を疑うかもしれません。もちろん、充電系統に問題がある場合もありますが、殆どの場合、バッテリーそのものが劣化している可能性が高いのです。

ここで知っておきたいのが、バッテリーが満充電になることと、新品のときと同じ量の電気を蓄えられることは、別だという点です。最近では、スマホや携帯電話でバッテリー残量の問題がよく話題に上がるようになったおかげで、バッテリーが新品のときに100%充電できたのが、数年使っている間に70%くらいしか充電できなくなってしまうのを経験したことがある人は少なくないと思います。

ヨットの鉛バッテリーでも、同じことが言えます。新品のときに100Ahの容量があったバッテリーが、劣化が進むと60Ah程度に減ってしまうことがあります。しかし、バッテリーチャージャーでは、満充電と表示されるのです。

つまり、バッテリーは充電できていても、以前と同じだけの量、電気を使えるとは限らないのです。では、バッテリーがどれだけ充電されているかということと、どれだけの電気を蓄えられるかということは、どのように違うのでしょうか。

バッテリーの満充電とは何を意味するのか

バッテリーの状態を考えるうえで、知っておきたいのが「SOC」と「SOH」という2つの指標です。

SOC（State of Charge）は、現在の充電状態を表すものです。バッテリーが現在の容量に対して、どの程度充電されているかを百分率で示します。SOCが100％であれば満充電、50％であれば、そのバッテリーが現在持っている容量の約半分が残っている状態です。これに対して、SOH（State of Health）は、バッテリーが新品のときと比べて、どの程度の性能を維持しているかを表します。SOHの評価方法はいくつかありますが、容量を基準にする場合は、新品時の容量に対して、現在どれだけの容量が残っているかを示します。

例えば、新品時の容量が100Ahだったバッテリーを考えてみましょう。

劣化によって容量が60Ahまで低下していたとしても、その60Ah分を十分に充電できれば、SOCは100％になります。しかし、容量を基準としたSOHは60％です。

つまり、SOCが100％でも、SOHが100％とは限らないのです。

ここで注意したいのは、ヨットに取り付けられているバッテリーモニターや充電器の表示です。

バッテリーモニターのSOC表示にも注意が必要です。一般的な電流積算式のバッテリーモニターは、充放電した電流を積算し、あらかじめ設定されたバッテリー容量を基準に残量を計算しています。例えば、100Ahのバッテリーが劣化して実際の容量が60Ahに減っていても、モニターの設定が100Ahのままであれば、放電による残量の減少を実際よりも小さく表示してしまうことがあります。つまり、モニターに表示されるSOCも、必ずしもバッテリーの実際の状態を正確に表しているとは限らないのです。

充電器の満充電表示も、バッテリーが新品のときと同じ性能を保っていることを意味するわけではありません。一般的な鉛バッテリー用の充電器は、充電中の電圧や電流の変化を見ながら充電を制御しています。充電が進むと、一定の電圧を保った状態で流れる電流が次第に小さくなり、充電器はその変化などをもとに充電を終了、あるいは維持充電へと切り替えます。しかし、これはバッテリーが実際に何Ahの容量を持っているかを測定しているわけではありません。劣化によって容量が減っていても、充電器が満充電を示すことはあるのです。

バッテリーの劣化が厄介なのは、充電そのものはできていても、使える容量が少なくなっていることに気づきにくいことなのです。

バッテリーの内部では何が起きているのか

鉛バッテリーは、内部にある鉛を主成分とした極板と、希硫酸を含む電解液との化学反応によって、電気を蓄えたり取り出したりしています。充電された状態では、正極には二酸化鉛、負極には鉛が存在しています。電気を使って放電すると、両方の極板で硫酸鉛が生成され、電解液に含まれる硫酸の濃度も低下します。充電すると、この反応が逆向きに進み、硫酸鉛は再び二酸化鉛と鉛に戻っていきます。つまり、放電によって硫酸鉛ができること自体は、鉛バッテリーの正常な働きです。

ところが、充電が不十分な状態が長く続くと、硫酸鉛の結晶が大きく成長するなどして、通常の充電では元に戻りにくくなることがあります。これが「サルフェーション」と呼ばれる現象です。サルフェーションが進むと、充放電の反応に利用できる極板の有効な部分が減り、バッテリーが取り出せる容量も低下していきます。

ヨットでは、短時間の機関運転だけで充電を済ませたり、バッテリーを十分に充電しないまま何日も使用したりすることがあります。こうした使い方は、サルフェーションが進む原因のひとつになります。

また、鉛バッテリーの劣化はサルフェーションだけではありません。充電と放電を繰り返すうちに、極板を構成する物質が少しずつ剥がれ落ちることがあります。これは「活物質の脱落」と呼ばれ、電気を蓄えたり取り出したりする反応に使える物質が減ってしまう現象です。さらに、正極の格子部分では腐食が進みます。これは使用に伴って避けられない変化ですが、高温や過充電などによって進行が速くなることがあります。これらの劣化が進むと、バッテリーは充電できているように見えても、以前ほどの容量を持てなくなります。また、内部抵抗が増加すると、冷蔵庫のコンプレッサーやウインドラスなど、大きな電流を必要とする機器を動かした際に、電圧が大きく下がることもあります。

このように、鉛バッテリーの劣化にはいくつかの原因があり、それぞれが重なり合いながら性能を低下させていきます。

ヨットのバッテリーはなぜ劣化するのか

鉛バッテリーは、使っていても使っていなくても、時間の経過とともに少しずつ劣化していきます。しかし、その進み方は使用環境や充電方法によって大きく変わります。

ヨットの場合、特に注意したいのが、バッテリーを十分に充電できないまま使い続けることです。

短時間の機関運転では満充電にならないことがある

ヨットでは、エンジンに取り付けられたオルタネーターを使ってバッテリーを充電します。しかし、鉛バッテリーは、充電が進むにつれて受け入れられる電流が小さくなる性質を持っています。充電量が少ないときには比較的大きな電流を受け入れられますが、満充電に近づくほど充電に時間がかかるようになります。

例えば、航行中にバッテリーを使い、翌朝にエンジンを1時間ほど運転して充電したとします。電圧は上がり、バッテリーが回復したように見えても、実際には十分に充電されていないことがあります。このような状態を繰り返すと、バッテリーは常に充電不足のまま使用されることになり、サルフェーションが進みやすくなります。

長期間使わないことも劣化の原因になる

ヨットは、自動車と違って毎日使用するとは限りません。数週間、あるいは数か月間、係留したままになることもあります。鉛バッテリーには、何も接続していなくても少しずつ電気が失われる「自己放電」という性質があります。さらに、ビルジポンプの自動運転や各種機器の待機電力などによって、係留中にも電気が消費されている場合があります。充電されないまま長期間放置すると、充電状態が徐々に低下し、サルフェーションが進む原因になります。特に、出港後に十分な充電をしないまま係留し、次に乗るまで何週間も放置するような使い方には注意が必要です。

深い放電を繰り返すと寿命が短くなる

バッテリーは、どこまで放電するかによっても寿命が変わります。一般に鉛バッテリーは、浅い放電と充電を繰り返す場合に比べて、深い放電を繰り返すほど、使用できるサイクル数が少なくなります。

例えば、冷蔵庫や照明などでバッテリーを大きく消耗させ、その状態から充電することを頻繁に繰り返すと、極板の劣化が進みやすくなります。ただし、どの程度の放電まで許容できるかは、バッテリーの種類によって異なります。ディープサイクル用途に設計されたものと、エンジン始動用のバッテリーでは、深い放電に対する耐久性にも違いがあります。

過充電や高温にも注意が必要

充電不足だけでなく、過充電もバッテリーの寿命を縮めます。

鉛バッテリーでは、必要以上に高い電圧で充電を続けると、水の電気分解によるガスの発生や水分の損失、正極格子の腐食などが進みやすくなります。特にAGMやGELなどの密閉型バッテリーでは、失われた水分を通常の方法で補充できないため、適切な充電電圧を守ることが重要です。

また、温度が高いほどバッテリー内部の化学反応が速くなり、腐食などの劣化も進みやすくなります。夏場のヨットでは、エンジンルームの近くや換気の悪い収納スペースなど、バッテリーの設置場所によっては周囲の温度が高くなることがあります。

充電器に温度補償機

鉛バッテリーは、使っていても使っていなくても、時間の経過とともに少しずつ劣化していきます。しかし、その進み方は使用環境や充電方法によって大きく変わります。

ヨットの場合、特に注意したいのが、バッテリーを十分に充電できないまま使い続けることです。

短時間の機関運転では満充電にならないことがある

ヨットでは、機関に取り付けられたオルタネーターを使ってバッテリーを充電することが一般的です。

しかし、鉛バッテリーは、充電が進むにつれて受け入れられる電流が小さくなる性質を持っています。

充電量が少ないときには比較的大きな電流を受け入れられますが、満充電に近づくほど充電に時間がかかるようになります。

例えば、航行中にバッテリーを使い、翌朝に機関を1時間ほど運転して充電したとします。電圧は上がり、バッテリーが回復したように見えても、実際には十分に充電されていないことがあります。

このような状態を繰り返すと、バッテリーは常に充電不足のまま使用されることになり、サルフェーションが進みやすくなります。

長期間使わないことも劣化の原因になる

ヨットは、自動車と違って毎日使用するとは限りません。数週間、あるいは数か月間、係留したままになることもあります。

鉛バッテリーには、何も接続していなくても少しずつ電気が失われる「自己放電」という性質があります。

さらに、ビルジポンプの自動運転や各種機器の待機電力などによって、係留中にも電気が消費されている場合があります。

充電されないまま長期間放置すると、充電状態が徐々に低下し、サルフェーションが進む原因になります。

特に、出港後に十分な充電をしないまま係留し、次に乗るまで何週間も放置するような使い方には注意が必要です。

深い放電を繰り返すと寿命が短くなる

バッテリーは、どこまで放電するかによっても寿命が変わります。

一般に鉛バッテリーは、浅い放電と充電を繰り返す場合に比べて、深い放電を繰り返すほど、使用できるサイクル数が少なくなります。

例えば、冷蔵庫や照明などでバッテリーを大きく消耗させ、その状態から充電することを頻繁に繰り返すと、極板の劣化が進みやすくなります。

ただし、どの程度の放電まで許容できるかは、バッテリーの種類によって異なります。ディープサイクル用途に設計されたものと、エンジン始動用のバッテリーでは、深い放電に対する耐久性にも違いがあります。

過充電や高温にも注意が必要

充電不足だけでなく、過充電もバッテリーの寿命を縮めます。

鉛バッテリーでは、必要以上に高い電圧で充電を続けると、水の電気分解によるガスの発生や水分の損失、正極格子の腐食などが進みやすくなります。

特にAGMやGELなどの密閉型バッテリーでは、失われた水分を通常の方法で補充できないため、適切な充電電圧を守ることが重要です。

また、温度が高いほどバッテリー内部の化学反応が速くなり、腐食などの劣化も進みやすくなります。

夏場のヨットでは、機関室の近くや換気の悪い収納スペースなど、バッテリーの設置場所によっては周囲の温度が高くなることがあります。

充電器に温度管理機能ある場合は、バッテリーの温度に応じて充電電圧を調整することで、過充電や充電不足のリスクを抑えられます。

ソーラーパネルがあれば安心なのか

最近では、係留中のバッテリー管理にソーラーパネルを利用しているヨットも少なくありません。

ソーラーパネルは、自己放電や待機電力による消費を補い、バッテリーの充電状態を維持するうえで役立ちます。ただし、ソーラーパネルが付いているだけで、必ず満充電を維持できるわけではありません。

発電量は天候や日照時間、パネルの設置条件によって変化します。また、充電コントローラーの設定がバッテリーの種類に合っていなければ、適切な充電ができないこともあります。特に、日中にある程度充電されても、十分な吸収充電の時間を確保できない状態が続けば、充電不足が蓄積する可能性があります。重要なのは、ソーラーパネルの有無ではなく、実際にバッテリーが適切な状態に維持されているかということです。

このように、ヨットのバッテリーは、航行中の使い方だけでなく、係留中の管理によっても寿命が左右されます。

バッテリーの劣化をどう見分けるか

バッテリーの劣化が進んでいるかどうかは、どのように判断すればよいのでしょうか。ヨットでは、バッテリーモニターや電圧計を使って状態を確認することが一般的です。しかし、これらの表示だけでバッテリーの劣化を正確に判断することはできません。

電圧だけでは劣化を判断できない

12Vの鉛バッテリーは、満充電の状態で、充放電を停止して十分に落ち着いたときの電圧が、おおむね12.6〜12.8V程度になります。ただし、実際の値はバッテリーの種類や温度によって異なります。

ここで注意したいのは、電圧からある程度推定できるのは充電状態であって、バッテリーの容量そのものではないということです。例えば、新品の100Ahのバッテリーと、劣化して容量が60Ahまで低下したバッテリーでも、十分に充電した後の電圧は、同じような値を示すことがあります。

つまり、電圧が正常だからといって、新品のときと同じ容量が残っているとは限りらないのです。また、充電直後には、極板表面の状態などによって電圧が一時的に高くなる「表面電荷」の影響があります。充電器を外した直後の電圧だけで判断するのは避けた方がよいでしょう。

電気を使ったときの電圧の下がり方を見る

バッテリーの状態を知る手がかりになるのが、電気を使ったときの電圧の変化です。

例えば、以前は冷蔵庫や照明を使っても電圧が安定していたのに、最近は同じような使い方でも電圧が大きく下がるようになった場合、バッテリーの劣化が疑われます。

バッテリーは、電流を取り出すと内部抵抗などの影響によって端子電圧が低下します。劣化によって内部抵抗が増加している場合には、同じ電流でも電圧が大きく下がることがあります。ただし、電圧低下の原因はバッテリーだけとは限りません。端子の接触不良や配線の抵抗、充電不足などでも似た症状が現れます。できれば、バッテリーの端子で直接電圧を測定し、配電盤などに表示される電圧との差も確認するとよいでしょう。

実際に使える容量を測ってみる

バッテリーの劣化をより確実に判断する方法が、容量試験です。

これは、バッテリーを十分に充電した後、決められた電流で放電し、規定の終止電圧に達するまでに、どれだけの容量を取り出せるかを測定する方法です。

例えば、100Ahのバッテリーが20時間率で容量を表示している製品なら、一般的には5Aで20時間放電したときの容量が基準になります。同じ条件で試験した結果、規定の終止電圧に達するまでに60Ahしか取り出せなければ、新品時の定格容量に対して60％程度まで低下していると判断できます。ただし、容量試験ではバッテリーを深く放電させるため、試験後は速やかに適切な充電を行う必要があります。また、バッテリーの種類によって試験条件が異なるため、メーカーの仕様に従うことが重要です。

一般のヨットオーナーが艇上で正確な容量試験を行うのは簡単ではありませんが、バッテリーの交換を判断する際には、有効な確認方法です。

バッテリーモニターの表示も参考にする

電流積算式のバッテリーモニターを装備している場合は、充放電の記録も参考になります。

例えば、満充電から使用を始め、以前と同じような電気の使い方をしているのに、短時間で電圧が大きく下がるようになった場合は、容量の低下が疑われます。また、モニターによっては、過去の放電量や最低電圧などを確認できるものもあります。

ただし、SOC表示は設定された容量などをもとに計算されているため、劣化によって実際の容量が減っていても、その変化が正しく反映されているとは限りません。モニターの数値をそのまま信じるのではなく、電圧の変化や実際に使えた時間などと合わせて判断することが大切です。

バッテリーの劣化は、ひとつの数値だけで判断するのが難しいものです。普段の使用状況を把握しておき、以前と比べてどのような変化が起きているかを見ることが、異常に気づくための手がかりになります。

バッテリーを長持ちさせる知恵

鉛バッテリーの劣化を完全に防ぐことはできません。しかし、日頃の充電方法や管理を見直すことで、寿命を延ばすことは可能です。特にヨットでは、航行中だけでなく、係留中にバッテリーをどのような状態に保つかが重要になります。

充電不足の状態を長く続けない

鉛バッテリーを長持ちさせるうえで、最も気をつけたいのが充電不足です。

前述のように、鉛バッテリーは満充電に近づくほど充電に時間がかかります。エンジンを短時間運転しただけでは、消費した電気を十分に補えていないことがあります。航行中にバッテリーを大きく消耗させた場合は、帰港後に充電器などを使って、十分な時間をかけて充電することが望ましいです。また、充電器の設定がバッテリーの種類に合っているかも確認しておきたいところです。同じ鉛バッテリーでも、開放型、AGM、GELでは推奨される充電電圧や充電方法が異なります。充電器にバッテリーの種類を選択する機能がある場合は、使用している製品の仕様に合わせて設定する必要があります。

バッテリーを使い切らない

バッテリーの寿命は、放電の深さにも影響されます。

鉛バッテリーは、毎回深く放電する使い方よりも、比較的浅い放電と充電を繰り返す方が、一般に多くの充放電サイクルに耐えられます。クルージング中は、冷蔵庫や照明、航海計器などの消費電力を把握し、バッテリーを必要以上に消耗させないことが大切です。よく耳にする「鉛バッテリーは50％以下まで使わない方がよい」という目安も、寿命を考慮した運用方法のひとつです。ただし、SOCが50％を下回ったからといって、直ちにバッテリーがダメになってしまうわけではありません。許容される放電深度やサイクル寿命は、製品の設計によって異なります。

係留中も適切な充電状態を維持する

ヨットを長期間使用しない場合は、自己放電や待機電力によって充電状態が低下しないように管理する必要があります。

陸電を利用できる場合は、鉛バッテリーに対応した多段式充電器で、適切な維持充電を行う方法があります。ソーラーパネルを装備している場合も、充電コントローラーが正しく設定され、係留中の消費電力を補えるだけの発電量が確保されていれば、充電状態の維持に役立ちます。

バッテリーの設置環境にも気を配る

バッテリーの寿命には、温度も大きく影響します。特に高温は、正極格子の腐食などの劣化を速める原因になります。

ヨットでは、エンジンルームに近い場所や換気の悪い収納スペースなどにバッテリーが設置されていることもあります。周囲の温度が高くなりすぎないよう、設置環境にも注意したいところです。また、バッテリー端子の緩みや腐食は、電圧低下や充電不良の原因になります。定期的に端子や配線の状態を確認し、異常がないか点検することも大切です。

開放型鉛バッテリーの場合は、電解液の液面も点検項目になります。補水が必要な製品では、メーカーの指定に従って精製水を補充します。（AGMやGELなどの密閉型バッテリーでは、通常こうした補水は行いません。）

劣化したバッテリーは元に戻せるのか

サルフェーションが原因で性能が低下している場合、充電方法によっては、ある程度の容量が回復することがあります。

一部の充電器には、サルフェーションの改善を目的とした再生充電機能が備わっています。ただし、すべてのバッテリーに使用できるわけではなく、劣化の状態によっても効果は異なります。特にAGMやGELでは、通常より高い電圧をかける再生充電が適さない製品もあるため、メーカーの指定を確認する必要があります。

また、極板の腐食や活物質の脱落など、物理的に進んだ劣化を充電によって元に戻すことはできません。十分に充電しても必要な容量を確保できなくなった場合は、交換を検討する必要があります。

バッテリーを長持ちさせるために大切なのは、特別な方法で性能を回復させようとすることよりも、日頃から充電不足や過充電を避け、適切な状態で使い続けることです。

最後に…

バッテリーは、いくら適切に使われていても、長年の充放電で劣化してゆくのは避けられません。つまり、定期的なバッテリー交換は必要だと言うことです。しかし、突然、バッテリーが使えなくならないように、常に状態を確認したり、使い方や充電方法について工夫することが大切です。

特に、近年は電気への依存度も高くなって来ています。船内で家電製品を使ったり、スマホやパソコン、Wi-Fiなどを充電したりと、何かと電気の使用が増えています。そんな状況で、エンジン始動用のバッテリーをその他の電源供給元として使わず、エンジン専用化したいものです。

そして、ポータブル電源などもうまく利用しながら、快適なヨットライフを送りたいですね。