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基礎知識&豆知識

電池とは、化学反応などによって発生された電位差から変換された直流電力を直接に取り出す装置の
ことである。
電位差を発生させる仕組みとしては、化学反応のほかにも、放射線や温度差、光照射などがある。
電池の主な働きには放電と充電があり、充電が不可能である「使い切り」の電池である一次電池と、
充電が可能であり何回も使用できる二次電池とに大別される。
一次電池の中には、家庭でよく用いられる乾電池が含まれ、二次電池には、携帯電話などのバッテリー
として多く用いられているリチウムイオン電池や、自動車に搭載されている鉛蓄電池などが含まれる。
この他、電力の供給方法などによって燃料電池や太陽電池などに区別される。



 

 

 

 


 

・マンガン乾電池
一番古くから使われています。小さな電力で動く機器に適しています。小さな電力で長い時間使う
置き時計や掛け時計、また、リモコン、ガスや石油機器の自動点火など大きな電力で短い時間で時々
使うものにおすすめで、安価で経済的です。

・アルカリ乾電池
乾電池の大半を占めています。大きな電力が必要な機器に適しています。マンガン乾電池の約2倍以上
長く使えます。デジタルカメラ、CDラジカセ、ヘッドホンステレオ、モーターを使うおもちゃなど比較
的長い時間使う用途におすすめです。

・ニッケル系一次電池
21世紀になって販売されるようになった新しい乾電池です。アルカリ乾電池より約1.2〜1.5倍、デジタル
カメラでは約2倍長持ちします。液晶テレビのような大きな電力を必要とする機器に適しています。

・(ボタン形)酸化銀電池
電圧が非常に安定しているのが特長です。寿命にいたる直前までは、ほぼ最初の電圧を保つため、クオーツ 時計、露出計などの精密機器に適しています。

・(ボタン形)空気亜鉛電池
正極の材料に空気中の酸素を使っていますので、電池に負極の材料の亜鉛をたくさん詰めることができます。
このため、酸化銀電池などの他のボタン形電池より大きな電力容量を持っています。同じ大きさの電池で
長く使えますので、連続して使う補聴器やページャーにおすすめです。

・(円筒形)リチウム電池
電圧が3Vと高く、軽いこと、自己放電 (使用しないで置いておくだけで自然に放電してしまう現象)が少ない
ことが特長です。大きな電力が出せますので、カメラに使われています。また、ガスメーターや水道メーター
にも使われています。
また、正極材料を替えた1.5Vタイプの電池もあり、アルカリ乾電池より大きな電力容量を持ち、カメラ用と
して使われています。

・(コイン形)リチウム電池
電圧(3V)などの特長は円筒形と同じで、パソコン、ビデオデッキ、炊飯器などのメモリー(記憶保持)機能や
時計機能のバックアップとして使われています。また、車のキーレスエントリー、電子手帳やポケット式の
ライトなどにも幅広く使われています。
 



 

・ニカド電池
電圧は1.2Vで、ニッケル水素電池と同様、アルカリ乾電池と互換性(同じ形のもの)があり、電池を頻繁に交換
して使用する機器におすすめで、経済的です。ただし、専用の充電器が必要です。
コードレス電話、電動歯ブラシ、シェーバーなどや電動工具などの大きな電力を必要とする機器や非常灯にも
使われています。

・ニッケル水素電池
電圧などの特長はニカド電池と同じ1.2Vで、アルカリ乾電池と互換性があります。同じ大きさで、ニカド電池に
比べて約2倍の電力を持っています。小形では、ヘッドホンステレオ、シェーバー、ノートパソコンなど、中形の
電池では、ハイブリッド車、電動アシスト自転車などに使われています。

・リチウムイオン電池
電圧が3.7Vと、ニッケル水素電池などの約3倍の電圧で、軽くて大きな電力を持っていることが特長です。携帯電話、ノートパソコン、ビデオカメラ、デジタルカメラなどに使われています。
モバイル機器になくてはならない最先端の電池です。

・鉛蓄電池
鉛蓄電池の単電池当りの電圧は2Vで、電池の中で直列につながれて、自動車用などには12Vとしています。自動車用や 二輪車用などの他に電気自動車やフォークリフトなどに使われています。
産業用では、無停電電源装置(UPS等)、病院や公共設備の非常用電源などとして、多くの用途に対応できる蓄電池として、幅広く使われています。

・アルカリ蓄電池
ニカド電池の大型のもので、鉛蓄電池と同じように病院などの非常用電源として使われています。鉛蓄電池に比べて 長い期間にわたって使えることが特長です。



  

・太陽電池
太陽電池は、太陽の光エネルギーを電気エネルギーとして変換する装置です。電卓、腕時計などによく使われています。
また、無人灯台、無線中継局や道路標識などにも使われています。

・燃料電池
水素と酸素を反応させ、直接電気エキルギーに変換する発電装置です。まだ、実験の段階ですが、自動車や家庭用の発電、
小形のものではパソコンなどに使われています。



  

鉛蓄電池は、正極(陽極板)に二酸化鉛、負極(陰極板)には海綿状の鉛、電解液として希硫酸を用いた
二次電池である。 正極・負極の双方から電解液中に硫酸イオンが移動することで充電され、電解液中の
硫酸イオンが正極・負極の双方に移動することで放電を行う。
放電すると、硫酸イオンが正極・負極の双方に移動するために電解液の比重は低下し、逆に充電すると
上昇する。なお、電解液の比重の変化は、放電時に正極で水が作られることも関係している。
公称電圧は単セルあたり2ボルトと、比較的高い電圧を取り出すことができ、電極材料の鉛も安価である
ことから、二次電池の中では世界でも最も生産量が多い。 短時間で大電流放電させたり、長時間緩やかな
放電を行っても比較的安定した性能を持ち、アルカリ蓄電池類の弱点であるメモリー効果は無いが、逆に
放電し切るとサルフェーションと呼ばれる現象を起こして性能を著しく悪化させる。あるいは、極寒地では
比重低下に起因して、凍結・破裂するなどの恐れがあるため、使用すれば出来るだけ早く充電することが望
ましい。他の蓄電池に比べて大型で重く、希硫酸を使うために漏洩や破損時に危険が伴う。



  

自動車のバッテリーとして広く利用されているのをはじめ、産業用として商用電源が途絶えた時のバック
アップ電源の用途や、バッテリーで駆動するフォークリフト・ゴルフカートといった電動車用主電源など
にも用いられている。 また小型飛行機用としても広く使われている。自動車・小型飛行機いずれの場合も、
オルタネーター(交流発電機)で発生した交流をダイオードなどによって整流することによって直流に
して充電される。

 


 

サルフェーションとは、バッテリー劣化の主な原因で、電解液中に溶解している硫酸鉛の微粒子が飽和
状態になり、電解液の温度が低下した時に、不環性の硫酸鉛(PbSO4)の結晶となる現象のことです。
これが原因で、放充電を繰り返すことにより電極版に希硫酸結晶などが付着して膜ができ、通電機能が
低下するため電気を供給できなくなるのです。不環性の硫酸鉛は電気を通しにくい性質を持っていて、
極板に付着すると電気の流れを悪くする抵抗になります。また、極板の反応面積が小さくなり放充電能力
(容量)が低下し、進行すると化学反応そのものが起らなくなり、 通常の充電をしても回復しない使用不
能のバッテリーとなってしまいます。

サルフェーションは、鉛蓄電池の寿命を縮める原因となる、バッテリーの極板についた”硫酸鉛(PbSO4)”
の結晶です。充電・放電時に陽極ならびに陰極で生成された硫酸鉛は、それぞれ酸化鉛、鉛、硫酸として
陽極、陰極、電解液に戻り、理論通りの化学反応が起これば、永遠にその化学反応が繰り返されます。
しかし、実際には正極ならびに負極に電極反応に関与しない不活性な硫酸鉛の結晶(サルフェーション)が成長
し、次第に電池の電気容量を低下させ、ついにはバッテリーの寿命を終えます。実際の現象としては、不活性
な硫酸鉛が蓄積すると、電解液の比重が低下するため充電が満足に行われず、放電時の電気容量は大きく減少
します。これらはすべてサルフェーションによる現象です。一般には、このサルフェーションが増えると電気
容量が減少し、必要な量の電気(エンジンの始動、ライトの点灯など)が取り出せなくなり、結果的に蓄電池とし
ての機能を果たさず、寿命を迎えます。ただし、実際にはバッテリーの使い方と使用環境によってその寿命は
大きく変わります。

・電池とは?

 

 

 

 

 

 


・ 電池の種類

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



・ 充電できない使いきりの一次電池

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

・ 充電して繰り返し使える二次電池

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

・ その他の電池


・鉛蓄電池とは?

 

 

 

 

 

 

 

 


・ 鉛蓄電池の用途

 

 

 

 

 



・ サルフェーションとは?

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