1.5Vの電池について
電気電池の電圧は、主に以下の二つの要因によって決定されます。
- 化学組成: 正極と負極を構成する材料の電位差による電気化学反応。
- セルの数: 直列に接続された電池の電圧は、個々の電池の電圧に電池の数を乗じたものに等しい。
例えば、AA電池もAAA電池も化学組成が同じであれば、同じ電圧を持ちます。1.5V電池は通常、一次電池に分類されます：
- アルカリ電池
- 亜鉛-炭素電池
- 亜鉛-塩素電池
全体の反応式は、Zn(s) + 2MnO2(s) ⇌ ZnO(s) + Mn2O3(s) [e° = +1.43 V]です。電気電池は、蓄えられた化学エネルギーを電気エネルギーに変換する電気化学プロセスを通じて、直流(DC)電源を提供します。一般に、電池は一つ以上のボルタ電池から構成されています。
一次電池とは
一次電池、または一次セルは、使用後に廃棄される非充電式の電池です。これは、セル内の酸化還元反応が二次電池（充電式電池）のように可逆的ではないことを意味します。プライマリー・アルカリ電池は、電動工具、ラジオ、玩具、リモートコントロールなど、多くの携帯型デバイスに不可欠な製品です。これらの電池は、低電流ドレインの携帯型デバイス、断続的にのみ使用されるデバイス、または代替電源から離れた場所で使用されるデバイス（例えば、他の電気電源が断続的にのみ利用可能な警報や通信回路など）に最も一般的に使用されます。一次セルは二次セル（充電式）よりも高いエネルギー密度を持ちますが、多くのタイプの一次セルは内部抵抗が高いため、高放電電流時に大きな電圧降下が生じ、電力容量が制限されます。
アルカリ電池の化学
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ぐように設計されています。電子は回路が閉じている場合にのみ流れます。これは、電池がデバイスに設置され、デバイスがオンになったときに起こります。回路が閉じると、カソード（例：アルカリ電池の二酸化マンガン）による電子への強い引力が、回路内のワイヤーを通ってアノード（例：亜鉛）からカソード電極へ電子を引き寄せます。この電池の化学反応、つまりワイヤーを通る電子の流れが電気です。
詳細に説明すると、電池は化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換します。化学エネルギーは、例えばZnやLiのような高エネルギー金属に蓄えることができます。これらの金属は、遷移金属と異なりd電子結合によって安定化されていません。さまざまな種類の電池が異なる材料の組み合わせを使用しているにもかかわらず、すべての電池は酸化還元反応の同じ原理を使用しています。電気化学セルでは、二つの電極間に隔てられた電解質（イオン伝導性で電気的に絶縁された物質）によって、自発的な酸化還元反応が発生します。酸化還元反応は、関与する原子の酸化状態の変化を生じさせる化学反応です。一方の要素から他の要素へ電子が移動します。その結果、ドナー要素であるアノードは酸化され（電子を失う）、受信要素であるカソードは還元され（電子を得る）。
