モバイルバッテリーの「mAh」は、「ミリアンペア・アワー（miliampere-hour）」の略です。
これは、バッテリーが放電できる電荷の量を表しています。
つまり、mAhの値が高いほど たくさんの電気を蓄えることができます。
スマートフォン何回分？
バッテリーの容量が大きいと長時間使用できます。
低いバッテリーよりも電圧が安定するので、電気機器に負荷がかかりにくくなります。
ただし、mAhが高いバッテリーは、価格が高くなり、重たくなる傾向があります。
モバイルバッテリーなら、自分のスマートフォンの内蔵バッテリーと比較することで「だいたい何回分」なのかわかります。
ただし、モバイルバッテリーからスマートフォンに充電し直すときに、ある程度 エネルギーがロスしてしまいます。だいたい、7割ぐらいに目減りすると言われます。
モバイルバッテリーはどうやって電力を蓄えるの？
スマホのバッテリーやモバイルバッテリーは、リチウムイオンバッテリーを採用しています。
リチウムイオンバッテリーは、「左右の区画の陽イオンの濃度差」によって充電・放電をします。
ざっくり仕組みのイメージを言えば、
- バッテリー内部の液体（電解質）には、リチウムイオンが溶けています。
中央にはリチウムイオンだけは通す小さな穴の空いた膜（セパレータ）があります。 - バッテリーを電源につなぐと陽イオンを片方に引き寄せられていきます。
これにより電源のマイナス極につながった区画は、リチウムイオンが濃くなります。 - バッテリーを電源から外すと回路がつながっていないので、電子は帰れません。電子と陽イオンはそのままの状態で待っています。
- 反対に、バッテリーを電子回路につなぐと 偏ったイオン濃度を平準化する方向に膜を通り、電子は回路を通って反対側に戻ります。
このときに蓄えられたエネルギーが放出されます。
つまり、mAh というバッテリー容量は、どれぐらい陽イオン濃度を偏らせることができるのか、ということを示しています。
化学的なしくみですが、やっていることは「バネ」や「ゼンマイ」と同じです。
エネルギーを別の形で蓄えているんですね。
1mAh は どれぐらいの量なの？
1 mAh ってどれぐらいの量なの？
あまり意味がありませんが、
単位換算すると 1mAh は
電子 2250京個分 になります。
1mAh = 0.001[C] * 3600 [秒]
= 3.6 C
= 2.25 * 10^19 個
= 2250京個
1mA は「電流」の単位です。
1秒間に 0.001C（クーロン）の電荷が流れるペースを示しています。
1mAh なら、これが 1時間（3,600秒）流れ続けることになります。
1Cの電荷というのは、電子 6.24×10^18個分 に相当します
1。
ここから、移動したリチウム陽イオンの質量を計算してみます。
1mAh のリチウム陽イオンが 2.25 × 10^19 個 ということは、
アボガドロ定数（6.02×10^23）で割ると、3.74 × 10^-5 モル です。
リチウムの原子量は 6.94 u なので、その質量は 2.60 × 10^-4 g です。
3000mAh のバッテリーなら、
質量でみると 0.780 g 分のリチウムイオンが移動したことになるはずです2。
内蔵バッテリーの重量が 40g ほど3なので、ほとんど誤差のような気もします。
それぐらいのイオンの移動でもスマホが充電できるんですね。
電力量とバッテリーの電位差
ただし、mAhでは本当の意味で どれぐらいエネルギーがたまっているのかを測ることはできません。
これは、電気機器の計算処理や発光などで消費されるのは「電力」だからです。
慣れないとややこしいですが、「電力」は 電流だけでなく電位差（電圧）との掛け算で決まっています。
電力（W） = 電流（A） × 電位差（V）
スマホのバッテリーは「mAh」で表記されるものも多いですが、
電気自動車のバッテリーなどでは「Wh（ワット・アワー）」の方が よく用いられます。
家庭の電気料金の請求とかでも kWh（キロワット・アワー）で計算されますね。
画面を表示しているときのスマートフォンの消費電力を計測してみると、約 1.7 W ほどでした4。
つまり、1.7 Wh の電力量で 1.7Wの電力を1時間分 提供できます。
モバイルバッテリーの場合、電圧（電位差）は 3.7V の規格になっています5。
計算すると 3000mAh は 11.1 Wh になります。
つまり、3000mAh のバッテリーなら 約 6.5 時間分。
体感と近いことがわかります。
3000mAh * 3.7 V / 1000 = 11.1 Wh
11.1 Wh ÷ 1.7 Wh ≒ 6.5 h
こちらもどうぞ。
（補足）
- ちなみに、1回の落雷が 約 0.2C から 20C と言われます – 雷 技術および最新情報 – J-Stage
- 本当に計算が合っているのか自信ないです。後日、要検証。
- Moto G4用 スマートフォン交換用互換バッテリー GA40 3000mAh 重量 43g – 【海外【海外MOTOROLA Moto G4 Plus Moto G4 用 スマートフォン交換用互換バッテリー GA40 バッテリー・充電器 | eclipstek.com
- ちなみに、30インチのテレビで消費電力は 50W ほど
- モバイルバッテリー内に使用しているリチウムイオン電池の種類によって、電圧は3.7Vと7.4Vとがあります。エレコムでは容量は3.7V換算で統一 – 【モバイルバッテリー】mAhの数字が大きいほうが充電できる量は多いので…
