モバイルバッテリーのしくみ: 10000mAhで何回充電できる?

身近なところでは

外出先でスマホの残りが少なくなったとき、カバンからモバイルバッテリーを出してつなぐ人は多いでしょう。箱には「10,000 mAh」「20,000 mAh」のような大きな数字が書かれています。

ところが、4,000 mAhのスマホなら2.5回、と計算しても、実際は2回も充電できないことがよくあります。故障でも、うそでもありません。箱の数字と、スマホに届く量とでは、数える場所が違うのです。

ニュースでは、モバイルバッテリーの発火や、飛行機のルールの変更もよく話題になります。この記事では、中のしくみから順に、数字の読み方と安全な使い方までを見ていきます。

しくみ① 中に入っているもの

モバイルバッテリーの中身は、大きく2つに分かれます(開けると危ないので、図で見ます)。電気をためる電池と、その電気を出し入れする回路の板(基板)です。基板の上では、役目の違うチップがいくつも働いています。

図の下から順に、それぞれの部品の役目を見ていきます。

しくみ② 電気をためる「セル」

電気をためる電池の1個1個を、セルと呼びます。モバイルバッテリーのセルは、スマホと同じリチウムイオン電池です。1セルの電圧は約3.6〜3.7 Vで、表示の値は製品によって違います。容量の大きな製品では、セルを何本か並べてつないでいます。

箱に「リチウムポリマー電池」と書かれた製品もあります。これは別の種類の電池ではなく、リチウムイオン電池の作り方の一つです。中の液体をゼリー状にし、薄い袋に詰めた形のものを、こう呼ぶことが多いのです。使う人から見ると、性質はほぼ同じです(Battery University)。薄く平らに作れるので、薄型の製品に向いています。

しくみ③ 3.7 Vから5 Vを作る

ここで一つ問題があります。USBの電気は、もともと5 Vと決まっています(「USBとは?」)。ところが、セルが出せるのは約3.7 Vです。そのままでは、スマホに渡す電圧が足りません。

そこで、電圧を高くする回路を使います。電気を通す・止めるを、トランジスタのスイッチで1秒に数十万回以上切り替えます。オンの間は、電線を巻いたコイルという部品に、電気のエネルギーをためます。オフになった瞬間、ためたエネルギーを電池の電圧に上乗せして送り出します。ここでは話を簡単にするため、出口の電圧をならす部品などは省いています。

こうして入口より高い電圧を作る回路を、昇圧コンバータと呼びます。電池を充電するチップ(充電IC)には、昇圧の働きも持つものがあります。例はTexas InstrumentsのBQ25895です。速いオン・オフで電気を整える考え方は、「パワー半導体とは?」で説明しています。

昇圧はとても効率のよい方法ですが、損失がゼロではありません。スイッチやコイル、配線には少しずつ抵抗があり、電流が流れると熱が出ます(「抵抗とは?」)。セルの中にも小さな抵抗があり、そこでも熱が出ます。使っているとモバイルバッテリーが温かくなるのは、こうした損失のためです。

しくみ④ 電圧を話し合うPDコントローラ

急速充電に対応した製品は、5 Vだけでなく、9 Vなども出せます。どの電圧にするかは、つないだ相手とケーブルの線を通して話し合って決めます。この話し合いの決まりを、USB PDと呼びます。

話し合いを受け持つのは、PDコントローラというチップです。電圧が決まると、電圧を作る回路に目標の値を伝えます。つないだ直後、話し合いが済むまでは、出ているのは5 Vだけです(「USBとは?」)。

製品によっては、セルの電圧より高い電圧も低い電圧も作れる回路を使います。これを昇降圧コンバータと呼びます。出す電圧の幅が広いときや、いろいろな電圧で充電されるときに便利です。

USB-Cの口が1つでも、モバイルバッテリーは「受ける側」と「送る側」の両方になります。壁の充電器につなげば電気を受け取ってセルを充電し、スマホにつなげば送り出します。

しくみ⑤ 見張り役と、残量の表示

セルのすぐそばには、保護ICという見張り役のチップがあります。電圧が高すぎる、低すぎる、電流が大きすぎる、といった異常を見つけると、電気の通り道のスイッチを切ります。考え方は、スマホの電池パックの保護ICと同じです。

ボタンを押すと光るLEDの数は、残りの量の目安です。残りは、出入りした電流を数えたり、休んでいるときの電圧を測ったりして推定します(Texas Instruments)。製品によって、専用の残量計のチップを使うものと、充電のチップが簡単に推定するものがあります。

使わずにしまっておいても、残りは少しずつ減ります。セル自身がわずかに電気を失ううえ、見張りの回路も止まらずに電気を使うからです。このように、回路が待っているだけで使う電流を静止電流と呼びます。

「10,000 mAh」はスマホで何回ぶん?

mAh(ミリアンペア時)は、電流と時間を掛けた電気の量です。たとえば1,000 mAhなら、1,000 mAの電流を1時間流せます。モバイルバッテリーの「10,000 mAh」は、セルの電圧、つまり約3.7 Vで数えた値です。ところが、スマホへは5 Vなどの高い電圧で送り出します。

電気が運ぶエネルギーは「電圧×電気の量」で決まります。エネルギーそのものを表す単位がWh(ワット時)です。mAhに電圧を掛けて1,000で割ると求められます(ミリは1,000分の1という意味です)。同じエネルギーなら、電圧を上げると、mAhで数えた量は小さくなります。

実際に計算してみます。③まではアンカーのサポートページの例で、④と⑤はこの記事が置いた仮定です。数字は一例で、効率は製品や使い方で変わります。

②で減ったのは数え方が変わったからで、エネルギーは失われていません。本当に熱になって消えたのは、③と④の部分です。箱に小さく書かれた「定格容量」は、多くの場合、③のように出口の5 Vで数えた量です(アンカー)。

⑤のスマホは、4,000 mAh・3.7 Vの電池(約15 Wh)を例にしました。④の27.3 Whをスマホの電池の3.7 Vで数え直すと、約7,400 mAhです。②と同じ数になったのは偶然です。元の10,000 mAhの約74 %で、mAhどうしで割った「2.5回」より少なくなります。

この割合は、条件しだいでもっと下がります。アンカーのよくある質問は、回路の損失や電圧の変換で30〜45 %ほどが使われるとしています。電池が古い、寒い場所で使う、充電しながらスマホを使う、といった条件でも回数は減ります。

飛行機に持ち込むとき: Whで決まるルール

飛行機のルールは、mAhではなくWhで決まっています。電圧が違う電池でも、エネルギーの量で公平に比べられるからです。製品の本体にWhが書かれていれば、その値を見ます。書かれていなければ、mAhにセルの電圧を掛けて1,000で割ります。

日本の国内線と、日本を発着する国際線の国のルールは次のとおりです。2026年4月24日からのもので、この記事を確かめた2026年10月時点の内容です(国土交通省)。

収納棚に入れないことは、2025年7月8日から求められるようになりました。国土交通省はその発表で、2025年1月に韓国の空港で旅客機が焼けた火災に触れています。モバイルバッテリーからの発火が原因の可能性がある、と指摘されている火災です。

2026年のルールは、国際基準に合わせたものです。国際民間航空機関(ICAO)が、2026年3月27日に基準を急いで改めました(ICAO)。

このように、ルールは短い間に何度も変わっていて、これからも変わることがあります。航空会社が独自に、もっと厳しいルールを決めていることもあります。乗る前に、必ず利用する航空会社の案内を確かめてください。

なぜ発火することがあるのか

セルの中では、プラス側とマイナス側の電極が、薄い膜をはさんで向かい合っています。膜が破れて両側が中で直接触れると、そこに大きな電流が流れ、ためたエネルギーが短い時間で熱に変わります。この電池の中の近道を、内部ショートと呼びます。

危ない発熱のきっかけは、主に3つあります。落とす、踏む、強く押すといった、外からの傷。作るときに混じった小さな異物や、品質の悪い部材。そして、熱い場所に置くことや、上限を超えて充電されることです(米国の安全研究機関ULRI)。

熱で中の反応が進むと、さらに熱が出て、温度が上がり続けることがあります。この悪循環を熱暴走と呼びます。中の液体は燃えやすいので、煙や火が出ることもあります。くわしいしくみは「リチウムイオン電池とは?」で説明しています。

NITE(製品評価技術基盤機構)が2026年7月15日に発表した資料があります。NITEが受け付けた事故の情報では、リチウムイオン電池を使う製品の事故が、2021〜2025年に2,140件ありました。製品別ではモバイルバッテリーが最も多く、月別では8月が最多です。充電中の事故が多いことも示されています。

安全に選ぶ・使う・捨てる

NITEは、事故を防ぐ合言葉として「3つのC」を挙げています。賢く選ぶ、丁寧に使う、正しく捨てる、の3つです。ここでは、国や公的な機関の案内に沿って紹介します。

選ぶ: PSEマークとリコールを確かめる

日本では、モバイルバッテリーは電気用品安全法という法律の対象です。2019年2月1日からは、丸い形のPSEマークのない製品は売ることができません(経済産業省)。マークの近くには、国に届け出た製造・輸入の事業者の名前も表示されます。

マークがあっても、あとから欠陥が見つかって回収(リコール)されることがあります。たとえば2025年10月には、アンカー・ジャパンがモバイルバッテリーなどのリコールを行いました。セルを作る委託先の工程で、異物が混じったおそれがあるためです(経済産業省)。消費者庁は、買った後も、リコール情報サイトやNITEの検索サイト「SAFE-Lite」で確かめるよう勧めています。

使う: 熱・衝撃・異常に気をつける

• 夏の車の中や直射日光の下など、熱くなる場所で使ったり置いたりしない
• 落としたり、強く押したり、重いものの下に置いたりしない
• 外出中や寝ている間の充電は避け、まわりに燃えやすいものがない、目の届く場所で充電する(NITE)
• ふくらむ、異常に熱い、においがするなどのときは、すぐに使うのも充電するのもやめ、メーカーや販売店に相談する
• 分解や修理はしない

捨てる: ふつうのごみに混ぜない

モバイルバッテリーを燃えないごみなどに混ぜると、収集車や処理施設でつぶされて発火することがあります。環境省によると、こうした火災が各地で起きています。捨てるときは、住んでいる市区町村のルールに従ってください。

メーカーや、家電店などに置かれた回収の箱で引き取る仕組みもあります。対象の製品や、ふくらんだものを受け付けるかどうかは、窓口によって違います。迷ったら、市区町村やメーカーに問い合わせてください。

よくある誤解

数字で見る

持ち込みの上限の160 Whは、①のセル(37 Wh)の4個ぶんあまりです。大きめの20,000 mAhの製品でも、3.7 Vなら74 Whで、上限の半分ほどです。

もっと詳しく学ぶ

• 関連する記事: 「リチウムイオン電池とは?」(セルの中、熱暴走) / 「USBとは?」(USB PDの話し合い) / 「ACアダプターのしくみ」(コンセント側の充電器) / 「GaN(窒化ガリウム)とは?」(小さな充電器) / 「ワイヤレス充電とは?」(置くだけで充電するモバイルバッテリーも)
• 違いを表で見る: 降圧コンバータと昇圧コンバータの違い / LDOとスイッチングレギュレータの違い / 直列接続と並列接続の違い(セルをつないだときの電圧と容量)
• 数字で試す: DC-DCコンバータの計算ツール(「リチウムイオン電池から5 V」の例があります。中級向け)
• 次の一歩の用語: 昇圧コンバータ、昇降圧コンバータ、DC-DCコンバータ、パワーMOSFET、静止電流