充電可能なバッテリーについて
充電可能なバッテリー、または二次電池とも呼ばれる、は放電電流の逆方向に電流を流すことによって充電できるバッテリーです。一次電池はエネルギー貯蔵容量に優れていますが、二次電池は一次電池と比較してより優れた出力能力を持ち、高出力アプリケーションに使用されます。充電可能なバッテリーはしばしばより高価ですが、高ドレイン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。低ドレインアプリケーションでは、サービス寿命が重要であり、充電可能なバッテリーの自己放電特性は、主要なエネルギー源として使用するには適していません。
充電可能なバッテリーの種類
- リチウムイオンバッテリー: リチウムイオンをアノードからカソードへと移動させることによって放電し、充電時にはその逆が行われます。高エネルギー密度、メモリ効果がないこと、自己放電が低いことが特徴です。
- ニッケル水素バッテリー (NiMH): 正極にニッケル水酸化物、負極に水素を吸収する合金を使用した充電可能なバッテリーです。NiCdバッテリーに比べて約40%高い比エネルギーを提供し、メモリ効果の影響を受けにくいです。
- ニッケルカドミウムバッテリー (Ni-Cd): 負極に金属のカドミウムを使用し、高出力能力がありますが、比較的エネルギー貯蔵容量は低めです。長いサイクル寿命と急速充電が可能ですが、電圧降下やメモリ効果の問題があります。
- 鉛蓄電池: 液体の電解質を使用し、充電時には水素ガスを発生するため、通気性の良い場所での使用が必要です。低コストで高サージ電流を提供できますが、エネルギー密度は低めです。
充電と放電の仕組み
バッテリーは、カソードとアノードを分離して化学反応を防ぎ、回路が閉じると電子が流れます。リチウムイオンバッテリーの充電時には、リチウムイオンがカソードからアノードへ移動し、電子が外部回路を通って逆方向に流れます。放電時には、電子がアノードからカソードへ流れ、電気エネルギーが生成されます。
充電可能なバッテリーの利点と欠点
利点: 充電可能なセルは放電後に再充電することができ、繰り返し使用できるため、環境に優しく、長期的には廃棄物を減らすことができます。また、高出力アプリケーションに適しており、一次電池と比較してより優れた出力能力を持ちます。
欠点: 充電可能なバッテリーは初期コストが高く、自己放電の特性があるため、低ドレインアプリケーションには適していません。
その他のバッテリーの種類
サイズや形式、化学組成に基づいて分類される多様なバッテリーが存在します。これには、アルカリバッテリー、リチウムメタルバッテリー、亜鉛炭素バッテリーなどの一次電池と、リチウムイオンバッテリー、リチウムポリマーバッテリー、ニッケル水素バッテリーなどの二次電池が含まれます。また、特定のアプリケーションに適したバッテリーや、異なる電圧を提供するバッテリーもあります。
