9Vバッテリー | 種類、サイズ、特徴

9V電池の概要

電池の電圧は、主に以下の二つの要素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。
• セルの数：直列に接続されたバッテリーの電圧は、個々のバッテリーの電圧にバッテリーの数を乗じたものに等しい。

9V電池、または9ボルト電池は、通常、6つの1.5Vアルカリセルから構成されており、名目上の電圧は9ボルトです。9V電池は通常、一次電池であり、次のような種類があります。

• アルカリ電池
• 亜鉛-炭素電池
• ニッケル水素（NiMH）電池

全体の反応式は、Zn(s) + 2MnO₂(s) ⇌ ZnO(s) + Mn₂O₃(s) [e° = +1.43 V]です。電池は基本的に、化学エネルギーを電気エネルギーに変換する直流電源です。これにより、電気および電子回路内で電流が流れるための起電力が提供されます。

9V電池の特徴

9V電池は一般的に、PP3（パワーパック – 3）として知られる非常に一般的なサイズで製造されています。このタイプは、丸みを帯びたエッジのある長方形のプリズム形状で、上部には二つの偏極スナップコネクタがあります。このタイプは、煙感知器、ガス検知器、時計、おもちゃなど、家庭用途を含む多くのアプリケーションで一般的に使用されています。

9V電池の化学

アルカリ電池では、陰極は亜鉛、陽極は高密度マンガン二酸化物（MnO₂）です。アルカリ電解質の水酸化カリウム（KOH）は反応中に消費されず、亜鉛とMnO₂のみが放電中に消費されます。アルカリ電解質の水酸化カリウムは、消費されたOH^–と同量が生成されるため、残ります。半反応式は以下の通りです。

• Zn(s) + 2OH^–(aq) → ZnO(s) + H₂O(l) + 2e^– [E_oxidation° = +1.28 V]
• 2MnO₂(s) + H₂O(l) + 2e^– → Mn₂O₃(s) + 2OH^–(aq) [E_reduction° = +0.15 V]

全体の反応式は、Zn(s) + 2MnO₂(s) ⇌ ZnO(s) + Mn₂O₃(s) [e° = +1.43 V]です。

なぜアルカリ電池（AAAまたはAA）は1.5Vで、充電式は1.2Vなのか？

一般に、電池は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介して、電子回路内で電流を流すための起電力源を提供します。一次（使い捨てまたはアルカリ）電池は、新品時に1.5Vの開放回路電圧を持つセルを使用します。二次（充電式）電池は、1.2Vの開放回路電圧を持つNiMhまたはNiCdのセルを使用します。実際には、アルカリ電池と充電式電池はセットで互換性があり、使用できます。それらは異なる化学組成によって異なる電圧特性を持っています。