二次電池の概要
二次電池、または充電式電池は、放電電流の逆方向に電流を流すことで再充電可能な電池です。一次電池に比べてエネルギー貯蔵容量は劣りますが、二次電池は出力能力が高く、高出力アプリケーションに適しています。再充電式電池は通常、価格が高めですが、高消費電力アプリケーションでは、再利用可能であるため、より大きな価値を提供します。低消費電力アプリケーションでは、サービス寿命がより重要であり、再充電式電池の自己放電特性は、主要なエネルギー源としての使用には適していません。
二次電池の種類
- リチウムイオン電池
- NiMH電池
- Ni-Cd電池
- 鉛蓄電池
電気化学セルの基本原理は、電解質によって隔てられた二つの電極で自発的に起こる酸化還元反応です。電解質はイオン伝導性があり、電気的に絶縁された物質です。化学エネルギーは、例えば、高エネルギー金属であるZnやLiに保存されます。これらの金属は、遷移金属とは異なり、d電子結合によって安定化されていません。
二次電池の充電と放電
簡単に言うと、各電池はカソードとアノードを分離して反応を防ぎます。電池が装置に設置され、装置がオンになると、電子が流れます。リチウムイオン電池の場合、放電時にはリチウムイオンがアノードからカソードへ移動し、充電時にはその逆が行われます。
放電時の反応は以下の通りです：
C6Li → 6C(graphite) + Li+ + e-
CoO2 (s) + Li+ + e- → LiCoO2 (s)
これらの反応は充電で逆に実行することができます。
二次電池の利点と欠点
利点：二次電池の主な利点は、放電後に再充電できることです。再充電式電池は環境に優しく、繰り返し使用できるため、長期的には廃棄物を少なくします。高出力アプリケーションに適しているという点も重要な利点です。
欠点：再充電式電池は初期コストが高く、自己放電があるため、低消費電力アプリケーションには適していないという点が欠点です。
その他の電池の種類
電池には、サイズや形状、化学組成によって様々な種類があります。主なものには、アルカリ電池、リチウム金属電池、亜鉛炭素電池などがあります。
よくある質問
- 二次電池とは？再充電可能な電池のことです。
- アルカリ電池と充電式電池の違いは？アルカリ電池は使い捨て、充電式電池は再充電可能です。電圧特性も異なります。
