一次電池と二次電池の違い

通常、電池と呼ばれる化学電池は一次電池と二次電池に分けられる。一次電池は使っているうちに電圧が下がる「使い切り」の電池だ。

リチウムイオン電池などの二次電池は、充電することで「繰り返し」使える電池のこと。

一次電池は時間とともに電圧が下がっていくが、二次電池はある時間まで一定の電圧を保ち、突然下がるのが特徴だ。

ここでは二次電池の代表としてリチウムイオン電池について説明する。

リチウムイオン電池の充電・放電の仕組み

リチウムイオン電池の特徴は以下の通り。

・電気の貯蔵が可能

・量産方法が確立されている

・ある程度、大型化が可能

ただ、低温または高温の環境では上手く反応が起こらない。

放電

基本的に電池は電気的には「中性」だ。

リチウムイオンはもともと一つ多くプラスの電荷を持つ。それが負極、すなわちマイナス極と結びつくことで電気的に中性になっている。

電池内に溜められた電気を取り出す際は、外部に放電回路を作る。その回路を通じて、電気を取り出す。

そうすると、電池内の負極にあるリチウムイオンが正極に向かって飛び出す。その際にリチウムイオンと結びついていた電子を取り出すことで、電気エネルギーを生み出す。

移動してきたリチウムイオンは正極に留まる。

負極から正極に移動できるリチウムイオンが無くなると、放電が止まる。「充電切れ」の状態だ。

充電

放電と同じ動作を「正極から負極」に向かって行う。

外部の電源から電子が電池の負極へ入ってくると、正極のリチウムイオンが負極へ移動する。

リチウムイオンは負極で電子と結びつく。

負極で外部から取り込んだ電子とリチウムイオンが結びつく。この状態が電気的中性であり、再度電気を取り出せる「充電済み」ということになる。