さまざまな電池の種類 – 電子機器には必ず電源が必要です。ちなみに、現代社会で最も一般的な電源は電池である。なぜなら、電池があるからこそ、携帯機器の電子化が可能になるからだ。
電子機器産業全体が電池に依存しているといってもよいでしょう。とはいえ、あなたが初心者電子エンジニアなら、次の電子機器プロジェクトに最適な電池の種類を見極めようとしているはずです。以下のガイドでは、電池の種類、特徴、用途をすべて説明します。
電池とは？
電池の積み重ね
電池はエネルギー貯蔵デバイスです。伝統的に、私たちは電池を懐中電灯のような小型電子機器の電源として使用してきました。しかし、最近では、携帯用電源を必要とするあらゆる機器に電池が搭載されています。
しかし、最近では、携帯用電源を必要とするあらゆる機器に電池が搭載されています。例えば、自動車は単4電池では十分なパワーアップが望めません。そのため、自動車には専用の充電池が必要なのです。
電池のしくみ
電池は、電気エネルギーを化学エネルギーとして蓄えます。私たちが（充電式）電池を充電すると、電池は電力を変換し、化学エネルギーとして保持します。私たちが嵐を使用すると、化学反応が起こり、電池は電気としてその電荷を放出する。
電池とランプの回路
例えば、上の簡単な回路のランプが機能するためには、電子の海が流れる必要があります。そのため、電池は電子をランプに流すのに必要な押し出す力を提供します。電池のプラスとマイナスの端子にライトを接続して、回路を完成させる必要があります。嵐に十分な電荷があれば、ランプは点灯します。
しかし、電池が電子を回路に押し流せる時間は限られていることを忘れてはいけません。基本的に、この制限時間は蓄積されたエネルギー（電荷）の量と負荷による需要に依存します。この例では、ランプが負荷であり、市場とは、機能するために必要なエネルギーを指します。したがって、バッグとは、動作に電気を必要とするあらゆる部品を指します。プリント基板では、ダイオードやマイクロチップ（集積回路）などがこれにあたります。
セルとバッテリーの違い
各種電池のクローズアップ画像
電池は、化学エネルギーを電気に変えるという電池と同じ働きをする単体部品です。嵐は、セルの集団または集合体である。とはいえ、電気電池の最も一般的な形はボタン電池である。人はこれをコイン電池とも呼ぶ。この行為は必ずしも間違ってはいない。単数のセルが、電池を構成するグループの中に入っていることもあるのです。
電池の種類
電池のベクター画像
電池は大きく2つに分類されます。
充電できない使い捨ての電池。充電できない使い捨ての電池のことで、単回使用電池、使い捨て電池と呼ばれることもある。組み立てるとすぐに電流が流れるのが最大の特徴。消費電流が少ない携帯機器や断続的に使用する機器によく使われる。
私たちは、これらの電池を充電式電池と呼ぶことが多い。一般的には、活物質が放電された状態で組み立てられる。そして、ユーザーが電流を流すことで充電することができる。ちなみに、充電は使用中の化学反応を逆転させる。私たちは、充電器や充電機と呼ばれる装置を使って充電を行っています。充電と放電は、電池の種類（素材）により複数回行われることがあります。
一次電池の種類
亜鉛-炭素電池
亜鉛-炭素電池出典：日本経済新聞社ウィキメディア・コモンズ
亜鉛-炭素電池は、家庭用一次電池の中で最も安価な電池です。亜鉛と酸性の二酸化マンガンの化学反応を利用して電流を分散させる。しかし、最も大きな欠点は、出力が低いことである。しかし、その分、自己放電が少なく、電池の寿命は非常に長い。時計やリモコンに適している。
アルカリ乾電池
アルカリ乾電池のイメージ図
ピクシブ
家庭用一次電池の中で最も多く使われているのが、充電式ではないアルカリ乾電池です。金属亜鉛と二酸化マンガンの電気化学反応を利用して、電荷を保持・分散させる。ちなみに、現在の人気は、使用電力が高いことに起因する。少なくとも、炭素亜鉛電池（および多くの二次電池）に比べれば、である。また、保存性にも優れている傾向がある。
リチウム電池(またはリチウム金属電池)
リチウムボタン電池出典: ウィキメディア・コモンズ
リチウム一次電池は、負極にリチウム金属材料を使用する。ちなみに、充電密度が高いため、亜鉛-炭素電池やアルカリ電池を上回るパワーパーユーズが可能です。また、リチウム金属電池の寿命は驚異的である。
10年以上の寿命があり、低温下でも使用できる。しかし、リチウム電池は製造コストが高いため、炭素亜鉛電池やアルカリ電池ほど普及しておらず、容易に入手できるものではありません。
しかし、リチウム金属電池とセルは、1.5Vと3.7Vの間の電圧を生成することができます。そのため、メーカーは通常、より小さなフォームファクターでそれらをパッケージングします。
大型のリチウム電池は不安定になる危険性が高いが、軍事用途に使用することができる。
酸化銀電池
MaxellSourceの酸化銀電池のコレクションです。酸化銀電池
酸化銀電池は、日本では普及しているが、海外ではあまり普及していない。正極に酸化銀、負極に亜鉛を使用している。エネルギー密度は高いのですが、かなり高価な電池です。その理由は、正極材（銀）が高価だからです。銀は貴金属です。そのため、銀の使用量が少ないコイン電池の設計に主に使われている。
空気亜鉛電池
空気亜鉛コイン電池出典:Wikipediaウィキメディア・コモンズ
空気亜鉛電池は、酸化銀電池の代替品として受け入れられると考える人が多いようです。空気亜鉛電池は、空気中の酸素を正極として利用し、負極は電池内に収容する。エネルギー密度が高いので、補聴器やペースメーカーなどの医療機器に最適です。なお、長寿命であるのは、その構成と構造に起因する。
水銀電池
水銀電池出典:Wikipediaウィキメディア・コモンズ
さまざまな電池の種類 – 水銀電池は、アルカリ性電解液中で酸化水銀と亜鉛電極の電気化学反応を利用した非充電式電池です。亜鉛-炭素電池よりも容量が大きく、安定した出力が得られる。
一般的に水銀電池は、コイン電池の形をしているのが普通です。第2次世界大戦中に流行した。しかし、最近はほとんど手に入りません。しかし、水銀は環境や人体に有害であるため、多くの国で販売が禁止されている。
二次電池の種類
アルカリ二次電池
充電式アルカリ乾電池出典：日本経済新聞社ウィキメディア・コモンズ
アルカリ乾電池の充電式は、充電式電池の中で最も手頃な価格です。さらに、彼らは長い貯蔵寿命を持っています。中程度の出力のアプリケーションに便利です。他の二次電池に比べて寿命が短いにもかかわらず、流行がある。有害物質を使用していないため、地域の規制が許す限り、通常の埋立地に安全に廃棄することができます。
さまざまな電池の種類 – ニッケル・カドミウム
ニッケル・カドミウム電池出典: ウィキメディア・コモンズ
充電式ニッケル・カドミウム（Ni-Cd）電池は、その頑丈さと信頼性からよく好まれている。動作温度範囲が広く、寿命も長い。さらに、最も重要なことは、高い出力能力を持っていることです。しかし、1回の充電で使える時間が短いという欠点があります。また、一般的に自己放電率が高い（1ヵ月で30％）こともデメリットとなる。しかし、充電式であることを考えれば、これは大きな問題ではない。
とはいえ、ニッケルカドミウムのもう一つの好ましくない特徴は、その組成にある。ほとんどのニッケル・カドミウム電池の約15％は、有毒で発がん性のあるカドミウムで構成されている。そのため、消費者やメーカーは電池をゴミ処理場に出してはいけない。慎重にリサイクルする必要があります。
さまざまな電池の種類 – ニッケル水素
ニッケル水素電池パック出典：Wikipediaウィキメディア・コモンズ
充電式のニッケル水素電池は、昔のニッケル・カドミウム電池を改良したものです。同じ電圧で、最大30％の容量アップが可能です。さらに、大電流に強く、サイクル寿命も長い。
ニッケル水素電池は、1ヶ月で充電量の40％を放電することがある。しかし、ニッケル水素電池の自己放電率は、ニッケル・カドミウム電池に比べて残念なことに高い。しかし、ニッケル水素電池がニッケル・カドミウム電池より優れているのは、有害なカドミウムを含んでいないことである。
しかし、ニッケル水素電池には大量のニッケル酸化物や微量のコバルトが含まれています。これらは哺乳類の生物に対して発がん性があります。このため、ニッケル水素電池のリサイクルは慎重に行う必要があります。
さまざまな電池の種類 – リチウムイオン電池
リチウムイオン携帯電話電池
充電式のリチウムイオン（Li-ion）電池は、最も新しいタイプの二次電池です。一般的にニッケル水素電池より30％ほど軽くなっています。また、ニッケル・カドミウム電池の3分の1以上の電力容量があります。
リチウムイオン電池は、大電流に強い。さらに、サイクル寿命が長い。さらに、自己放電率は1カ月あたり20％。このように、リチウムイオン電池はカドミウム電池に比べて、ほぼすべての面で優れていることが推測される。しかし、堅牢性では劣る。例えば、リチウムイオン電池は過熱に弱く、火災の原因になることがあります。
また、有害なカドミウムを含まないとはいえ、ほとんどのリチウムイオン電池には、微量の酸化コバルトと酸化ニッケルが含まれています。これらの化学物質は発がん性があり、人体に有害です。リチウムイオン電池の廃棄・リサイクルは慎重に行う必要があります。
さまざまな電池の種類 – 鉛蓄電池
自動車の電気系統によく使われる鉛蓄電池
鉛蓄電池は、世界で最も人気のある二次電池の一種です。これは主に、その信頼性と製造の経済的可能性によるものです。とはいえ、かさばるし、重いし、特大サイズになりがちなので、携帯性はあまりよくありません。また、鉛は毒性の強い発がん性化合物です。
そのため、鉛蓄電池は通常の埋立地や廃棄物処理場では処理できない。鉛蓄電池は、廃棄された古い鉛蓄電池をリサイクルして、新しい鉛蓄電池を生産しています。
なぜすべての種類の電池が充電式ではないのですか？
充電中のバッテリー ベクターイメージ
二次電池を充電するときは、電子を嵐に戻すだけでなく、電池内の化学物質を最初の充電状態に戻す。メーカーは一次電池を作るとき、充電された状態で材料を組み立てます。一次電池で充電を行うと、その中の材料は永久に再構成される。再構成プロセスの後、それは別の順序を保持することはできません。
一方、二次電池は、化学反応を起こして電荷を出力し、充電することで元の状態に戻る。もちろん、この変化に対応した材料や化学物質が必要である。
さまざまな電池の種類 – 電池の用途
自動車用バッテリーを点検する男性
バッテリーの代表的な用途には、以下のようなものがある。
警報機
通信回路
時計
リモコン
ペースメーカー
補聴器
ワイヤレスヘッドセット
自動車
ワイヤレスコンピュータ周辺機器（キーボード、マウス）
携帯ゲーム機（ゲームボーイ）
スマートウォッチ
さまざまな電池の種類 – 電池はどう選ぶ？
さまざまな種類の電池を手にする女性
電池の種類を理解したところで、次はどの電池が最適かを判断する必要があります。電池を選ぶ際には、コストと性能のバランスを取ることが多いようです。しかし、それ以外にも考慮すべき仕様があります。それは以下の通りです。
一次電池（非充電式）か二次電池（充電式）か。
負荷がバッテリーから放電できるエネルギー/電気の量。我々は通常、アンペア- hrを使用して、これを表します。例えば、500mahのバッテリーは、1時間あたり1ミリアンペアをオフロードすることができます。
電池が使用されないで座っている間、その充電を維持することができる時間。
使用中または充電中に電池がどの程度熱くなるかを表します。したがって、この仕様は、あなたのバッテリーにヒートシンクやクーラーが必要かどうかを判断するのに役立ちます。
二次電池がどのくらい早く充電できるかを説明します。
二次電池の充電と放電ができる回数を記述する。または、一次電池の使用可能時間を表すために使用することもあります。
まとめ
すべてのポータブルバッテリー駆動機器に対応する単一のバッテリーソリューションは市場に存在しない。電子機器には様々な形状、サイズ、堅牢性があるため、そのスペースや負荷の要件に最も適した電源が必要とされる。そのため、さまざまな種類の電池が存在し、それぞれにメリットとデメリットがあります。上記のガイドでは、現在利用可能なすべての種類の電池を展示することで、これを強調しました。使用済みの電池は、廃棄やリサイクルに注意してください。とはいえ、このガイドがお役に立てれば幸いです。今後ともよろしくお願いいたします。
