二次電池
二次電池（にじでんち）は蓄電池（ちくでんち）、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（化学電池）のことである。
目次
概要
近年、関連業界および一般流通分野では、「充電式電池」を簡略化して充電池（じゅうでんち）と呼ぶようになってきており、製品名としても見られる。なお、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。日本で従来、車両（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。自然放電の大小は二次電池の種類や保存状態などによって異なる。
充電、放電をするためには、金属が酸化還元するイオン化傾向を利用して酸化還元電位を発生させる。（鉛蓄電池の場合、鉛の電極を、希硫酸でつなぐと電力と水が発生し、電位がさがる）
電極をつなぐ物質を電解質という。通常は酸化還元作用のある液体が使われる。さらに、固体の電解質で、正負両極をつなぐことで、安定・安全な電池が作れると、研究されている。
特性
分類
一般型
液循環型
メカニカルチャージ型
高温動作型
電解質による分類
- 水系電解質 通常の二次電池に使用される
- 非水系電解質 イオン伝導性のある有機溶媒を使用する。水の電気分解する電圧よりも高電圧の充放電が可能
- 高分子固体電解質 スルホ基を持つイオン交換膜を使用する
- 溶融塩電解質 溶融状態でイオン伝導性を持つ
- 固体電解質 高温でイオン伝導性を持つ
- βアルミナ固体電解質 高温でアルカリ金属やアルカリ土類金属のイオン伝導性を持つ
比較
各種二次電池の比較を示す
| 種類 | 電圧a | エネルギー密度b | 出力c | 効率d | E/$e | Disch.f | サイクルg | 寿命h | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (V) | (MJ/kg) | (Wh/kg) | (Wh/L) | (W/kg) | (%) | テンプレート:Nowrap | (%/mo) | (#) | (年) | |
| 鉛蓄電池 | 2.1 | 0.11-0.14 | 30-40 | 60-75 | 180 | 70%-92% | 5-8 | 3%-4% | 500-800 | 3 (自動車用), 20 (定置式) |
| VRLAi | 2.105 | |||||||||
| ニッケル-鉄電池 | 1.2 | 0.18 | 50 | 100 | 65% | 5-7.3[1] | 20%-40% | |||
| ニッケル・カドミウム蓄電池 | 1.2 | 0.14-0.22 | 40-60 | 50-150 | 150 | 70%-90% | 20% | 1500 | ||
| ニッケル・水素蓄電池 | 1.2 | 0.11-0.29 | 30-80 | 140-300 | 250-1000 | 66% | 1.37[1] | 20% | 1000 | |
| ニッケル・亜鉛蓄電池 | 1.7 | 0.22 | 60 | 170 | 2-3.3 | |||||
| リチウムイオン二次電池 | 3.6 | 0.58 | 160 | 270 | 1800 | 99.9% | 2.8-5[2] | 5%-10% | 1200 | 2-3 |
| リチウムイオンポリマー二次電池 | 3.7 | 0.47-0.72 | 130-200 | 300 | 3000+ | 99.8% | 2.8-5.0 | ~0.5 | ||
| LiFePO4 | 3.25 | 80-120 | 170 [3] | 1400 | 0.7-1.6 | 2000+[4] | ||||
| Li sulfur[5] | 2.0 | 400[6] | ||||||||
| Nano Titanate[7] | 2.3 | 90 | 4000+ | 87-95%r | 0.5-1.0[8] | 9000+ | 20+ | |||
| Li箔 | ? | 350 | 959 | 6000 | ?p[9] | 40000 | ||||
| 亜鉛・臭素二次電池 | ||||||||||
| レドックス・フロー電池（バナジウム） | 1.15-1.6 | 25-35[10] | 15-25 | >10000 | 10-20 | |||||
| ナトリウム・硫黄電池 | 89%-92% | |||||||||
| 溶融塩電池 | 70-110[11] | 150-220 | 4.54[12] | 3000+ | 8+ | |||||
| スーパーイオン電池 | ||||||||||
| 酸化銀電池 | 130 | 240 | ||||||||
| 充電式アルカリ電池 | 1.5 | |||||||||
利用例
二次電池は自動車や航空機、農業機械など各種車両のほか、ノートパソコンやデジタルカメラ、携帯電話などのさまざまな機器に利用されている。特に携帯機器の場合、その容量が、製品購入時の決定要素となることも多いため、最新技術のバッテリーが採用されるのが常である。
外部バッテリー
デジタルカメラなどでは、内蔵バッテリーを採用している製品が多いが、それだけでは必ずしも充分使用できるとは限らないため、純正またはサードパーティー製の外部バッテリーパックが利用されている。この種の製品は、機器本体のDC入力端子に直接接続し、ACアダプターと同様の形で運用するものが主流である。ただし、クレードル式のデジタルカメラなどの場合、クレードルを利用しなければ充電できないこともあり、この場合は直接本体に接続して使うことはできない。
外部バッテリーを使用しない場合は、内蔵電池の交換が必要となり、デジタルビデオカメラなどの場合は撮影の中断を余儀なくされる。
ノートパソコンやスマートフォンにおいても大容量の外部バッテリーが販売されており、AC電源供給のない場所での安定した利用を可能にしている。
特にスマートフォン用のモバイルバッテリーについては2011年（平成23年）3月の東日本大震災を境に売れ行きを伸ばし、スマートフォンの定番アクセサリとなった[13]。
リサイクル
二次電池を店舗などへ持ち運んでリサイクルに出す前に、充電器の機能の一つである放電機能を使うか機器を使う事で完全放電させてからリサイクルに出す事を推奨している。これは危険防止の為でもある。
関連項目
脚注
- ↑ mpoweruk.com: Accumulator and battery comparisons (pdf)
- ↑ http://www.werbos.com/E/WhoKilledElecPJW.htm (which links to http://www.thunder-sky.com/home_en.asp)
- ↑ phantom hub motors, LiFePO4 batteries, electric bike kits, electric scooters
- ↑ Zero Emission Vehicles Australia
- ↑ Lithium_Sulfur
- ↑ http://www.polyplus.com/inproperty/patents/pat6358643.PDF
- ↑ http://www.altairnano.com/documents/NanoSafeBackgrounder060920.pdf
- ↑ Power & Energy Systems FAQ
- ↑ Excellatron - the Company
- ↑ Vanadium Redox Battery
- ↑ http://www.betard.co.uk/new_zebra.pdf
- ↑ EVWORLD FEATURE: Fuel Cell Disruptor - Part 2:BROOKS | FUEL CELL | CARB | ARB | HYDROGEN | ZEBRA | EV | ELECTRIC
- ↑ 「広がるスマホ用モバイルバッテリ市場…定番アクセサリに昇格」読売新聞、2013年4月30日付、2013年11月18日閲覧。
