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Toriichi3のひぽぽたますが逆立ち調べてみるとこんな意味その1

一次電池と二次電池の違い

 電池と呼ばれているものには多くの種類がありますが、
 「化学電池」「物理電池」「生物電池」に分類できます。

 私たちが日常生活で多用している乾電池は
 「化学電池」に属するものです。


化学電池とは、

 電池の内部に充填された物質が
 「酸化」や「還元」といった化学反応によって
 他の物質へ変化する際に生じる
 電気エネルギーを利用する電池を指し、
 「燃料電池」も化学電池の仲間に分類されます。


物理電池とは、

 熱や光などのエネルギーを取り入れることで電力を取り出す
 (変換する)タイプの電池で、太陽電池がその代表です。


生物電池とは、

 微生物などが起こす生物化学反応を利用する電池で、
 光合成を利用した「生物太陽電池」などがあります。


科学電池(乾電池)

 乾電池の仕組みと構造は、種類によらずほぼ同じです。
 内部では、「イオン化傾向」の異なる2種類の
 金属系物質電解液に浸されています。

 イオン化傾向が大きい物質は
 しだいに電解液の中に溶け出してゆくのですが、
 残された電子によってマイナス側に帯電することで
 「負極」としての役割を果たします。

 このイオンは「セパレーター」と呼ばれる仕組みによって、
 特定のものだけが移動するようになっています。

 一方、イオン化傾向が低い物質はほとんど電解液に溶けず、
 プラス側に帯電して「正極」になります。
 
 この正極と負極の間に生じる電流を、
 外部に取り出す仕組みと組み合わせたものが乾電池なのです。

 科学電池(乾電池)と呼ばれているものは、
 「一次電池」と「二次電池」に分類できます。

 一次電池:一度きりの使用で使い捨てタイプの乾電池です。

 二次電池:充電して繰り返し使える乾電池です。



一次電池

 直流電力の放電のみができる電池で、
 放電が進むと放電生成物が生じ、
 逆起電力によって電圧が下がる。
 放電に伴って生成した放電生成物を
 減極剤と反応させることにより放電に無害な物質に変える。

 使用に伴って放電電圧は徐々に低下し、
 ある一定限度以下では実際上、役に立たなくなるため
 その時点で寿命となる。

 充電すると実際には電圧が回復するが、
 液漏れや破裂の危険を伴うためメーカーでは推奨しておらず
 行わない方が良い。

 化学反応であるため、
 温かな環境では反応が進み放電電圧も維持できる傾向があり、
 逆に寒冷地では電圧が低下する。


・一次電池の構造例

「マンガン乾電池」

 正極側の材料(活物質)に「二酸化マンガン」、
 負極側に「亜鉛」を使い、
 電解液には弱酸性の「塩化亜鉛」や
 「塩化アンモニウム」を使います。

 マンガン乾電池の液漏れが非常に少なくなったのは、
 電解液を塩化亜鉛に切り替えて行ったためなのです。


「アルカリ乾電池」

 活物質はマンガン乾電池とほぼ同じですが、
 内部の構造が異なります。
 マンガン乾電池は棒状の正極材を
 負極材で覆った構造になっていますが、
 アルカリ乾電池は亜鉛粉末の負極材を、
 二酸化マンガンと黒鉛による正極材で覆うという、
 正反対の構造になっています。
 
 アルカリ乾電池という名称は、
 電解液にアルカリ性物質の「水酸化カリウム」を使う
 ことから来ています。


二次電池

 蓄電池(充電式電池)ともいい、
 充電を行うことにより電気を蓄えて
 電池として使用できる様になり、
 繰り返し使用することが出来る電池のことである。

「充電式電池」を簡略化して「充電池」と呼ぶが、
 電気工学における学術用語としては
 「二次電池」「蓄電池」が正式名称である。

 主に自動車に用いられてきた鉛蓄電池を
 「バッテリー」と呼んできたため、
 単にバッテリー (battery) といえば、
 通常は蓄電池をさすことが多い。
 
 二次電池のなかには、その電気を使用しなくても
 時間と共に蓄えた電気が徐々に失われる
 自然放電が大きい種類も存在し、
 長期保存後に使用するには、
 失われた容量を回復させる為の充電(補充電)
 を行わなければならない場合もある。

 
・二次電池の構造例


ニッケル・カドミウム電池

 二次電池の中では長い歴史を持つニッケル・カドミウム
 (ニッカド)電池は、その名の通り正極材に
 ニッケル系の酸化物質、負極材にカドミウム化合物を使い、
 電解液はおもに水酸化ナトリウムの水溶液を使います。

 薄いシート上の活材料によって、
 やはりシート状の電解液とセパレーターを
 互い違いにはさみ込んだスパイラル状となっています。
 それぞれの表面積を大きくすることで、
 充放電の効率を高めるための工夫です。


リチウム・イオン電池

 最近主流になってきている、リチウム・イオン電池では、
 正極材に「コバルト酸リチウム」、
 負極材には黒鉛、電解液には有機系の液体を使います。

 コバルト酸リチウムの中に含まれるリチウムの
 正イオンの移動によって放充電を実現するのですが、
 電圧とエネルギー密度が高いことに加え、
 メモリー効果が発生せず、パッケージも
 コンパクトにできることなど、優れた点が多い。


 一次電池が電力を生じるために用いる化学反応は、
 元の状態に戻ることのない「非可逆的反応」です。

 これに対し、
 放電した電池を充電することで元の状態に戻る、
「可逆的反応」を実現できる物質を
 充填しているのが二次電池です。

 19世紀初頭、商用電力の普及以前には、
 二次電池である鉛蓄電池などを充電するには
 ダニエル電池のような一次電池からの充電が
 唯一の手段であったため、
 充電電力を供給する側の電池に対し
 一次電池 (Primary Cell)、充電される側の電池に対し、
 二次電池 (Secondary Cell) の名が与えられた。
 
 
一次電池の使用用途の違い

 一次電池には、マンガン乾電池、アルカリマンガン乾電池、
 オキシライド乾電池などがある。

 マンガン乾電池は
 電気容量が小さく大電流も得られないが安価であり、
 何より放電後しばらくすると電圧が回復する特性を持つため、
 時計やガスコンロの点火用など小電力で長時間使ったり、
 一度使えばその後はあまり使わないような用途に向く。

 アルカリマンガン乾電池やオキシライド乾電池は
 電気容量が大きく、自己放電の割合も大きいため
 使用しなくとも比較的早期に寿命が尽きる。
 このため短期間に大電流を消費する
 デジタル機器や照明用途などに向く。


燃料電池

 化学反応を起こすための物質をパッケージ化せず、
 外部から供給可能としたもの。

 燃料電池は、補充可能な何らかの負極活物質(通常は水素)と
 正極活物質となる空気中の酸素等を
 常温または高温環境で供給し反応させることにより
 継続的に電力を取り出すことができる発電装置である。

 装置内の固定量の活物質を使用するために
 電気容量に限界のある一次電池や二次電池と比べ、
 正極剤、負極剤共に補充し続けることで
 電気容量の制限なく放電を
 永続的に行うことが可能な点で大きく異なる。

 システム規模の大小にあまり影響されず、騒音や振動も少ない。

 ノートパソコン、携帯電話などの携帯機器から、
 自動車、鉄道、コジェネレーション発電所、軍事兵器まで
 カバーするエネルギー源として期待されている。

<ウィキペディア引用>
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