蓄電池について【技術士キーワード学習】

 

蓄電池について

蓄電池の原理

 

硫酸などの電解液の中に正極と負極になる金属を入れることによって、電流が発生する。正極にはイオンが溶けにくい金属、負極にはイオンが溶けやすい金属を設置し、イオンとくっついていた電子が負極から正極に流れる。この時蓄電池の中では電解液中に負極の金属が溶けだし析出し、すべてが析出するとそれ以上電気を放出できなくなる。

充電させる場合は蓄電池に電流を流し、正極の電子を負極に移動させることによって正極の金属を電解液の中に析出させる。このことによって蓄電池の中に電気エネルギーを貯めることができる。

参考：蓄電池の仕組みとポイント/充電と放電の原理 | ひだかや株式会社（岡山県倉敷市） (e-hidakaya.com)

 

極に使用する金属は、イオン化傾向によって選定する。

イオン化傾向の大きい金属を負極に、イオン化傾向の小さい金属を正極に選ぶことで、負極の金属がイオン化することで電子を放出し、正極へ流れる際に電気が発生する。

 

蓄電池の種類

 

参考：蓄電池はどのような種類がありますか。 – エコでんち (ecodenchi.com)

 

NAS電池

負極に炭素材料、正極にリチウム含有金属酸化物、電解液に有機電解液を用いた電池である。世界で唯一日本ガイシのみが製造している。運転温度が約300度かつ有機電解液を用いていることから安全性確保が重要な電池であるが、構成する材料が資源的に豊富であることや充放電の効率が高いことから、工場などを中心に普及が進むと予想される。

 

リチウムイオン電池

負極に炭素材料、正極にリチウム含有金属酸化物、電解液に有機電解液を用いた電池である。

電圧やエネルギー密度が高くメモリー効果が小さいことから、実用化されて以降急速に普及した。モバイル機器等のバッテリーや電気自動車、建築物の定置用蓄電池などに使用されている。

ただし、過充電や過放電に弱いため、保存特性については他の電池に優位性がある。

 

鉛蓄電池

負極に鉛、正極に酸化鉛、電解液に希硫酸を用いた電池である。

蓄電池の中で最も古い歴史を持ち、過充電に強いことや広い温度範囲で動作することから、使用実績が多い。過放電すると使えなくなる。自動車バッテリーやフォークリフト等電動車の主電源などに使用される。

 

ニッケル水素電池

負極に水素吸蔵合金、正極にオキシ水酸化ニッケル、電解液に水酸化カリウムなどのアルカリ水溶液を用いた電池である。

過放電や過充電に強く、安全性が高いが、寿命が短い。リチウムイオン電池が登場するまでリチウムイオンと同様の用途で使われていた。現在では乾電池型の二次電池やハイブリッド車の蓄電部として利用されている。