電池の進化 2015年4月 Copyright © 2014 Interactive Communication Innovator, Ltd. All Rights Reserved. はじめに近年、スマートフォン、音楽プレイヤー、タブレットなど多種多様な電子機器を常に持ち歩くことが当たり前になってきました。お仕事でも紙を使用せず、ノートPCやタブレットでプレゼンテーションなどされている方が増えているのではないでしょうか。今回はそんな現代社会を支えているもののひとつ。電池の進化についてご紹介します。 Copyright © 2014 Interactive Communication Innovator, Ltd. All Rights Reserved. 1 電池の大別 ■一次電池充電ができない使いきりの電池。一般的に乾電池と呼ばれ、単1形～単4形やボタン電池など様々な形状があり広く使用されています。みなさんもリモコンや壁掛け時計にお使いのことと思います。 ■二次電池充電して繰り返し使用が可能な電池。引き続き、二次電池の種類についてご紹介いたします。 Copyright © 2014 Interactive Communication Innovator, Ltd. All Rights Reserved. 2 主な二次電池の種類 ①鉛蓄電池 19世紀に登場し、20世紀には自動車の発達などに伴い技術や普及が進み現在でも自動車のバッテリーとして広く使用されている大容量蓄電池。＜特徴＞大電流の使用が可能で、継ぎ足し充電による電力低下（メモリー効果）がない。放電により電極に硫酸鉛の結晶が生成され性能が劣化する。（※）（※）私も先日、車のバッテリー電圧が低下し、エンジンがかからなくなってしまいました。 ②ニッケルカドミウム電池 1960年代から普及した電池。コードレス電話・電動工具などに使用されている。＜特徴＞性能低下が少ない、大電流の使用が可能、低温環境での電圧降下が少ない。メモリー効果が顕著、カドミウムの有害性。 Copyright © 2014 Interactive Communication Innovator, Ltd. All Rights Reserved. 3 主な二次電池の種類 ③ニッケル水素電池 1990年代に登場し、携帯電話、ノートPC、デジタルカメラなどの普及に貢献した他ハイブリッドカー、電気自動車にも使用されている。＜特徴＞長寿命、大電流の用途に向いている、環境負荷が小さい。自然放電が大きい、メモリー効果が発生する。 ④リチウムイオン電池 1990年代以降の小型電子機器の普及により大容量・小型化する性能需要とともに登場し、様々な電子機器に使用されている。＜特徴＞自然放電・メモリー効果が小さい、エネルギー密度が高い、氷点下でも使用が可能。満充電保存による劣化、過充電や短絡時の発熱の危険性。 Copyright © 2014 Interactive Communication Innovator, Ltd. All Rights Reserved. 4 数値による比較（表１）二次電池の性能評価鉛蓄電池ニッケルカドミウムニッケル水素リチウムイオン重量エネルギー密度（Wh/kg） 40 60 60～120 100～250 体積エネルギー密度（Wh/l） 75 150 150～300 250～350 出力荷重比（W/kg） 180 150 250～1000 250～350 70～90 70～90 66 90 自己放電率（％/月） 3～4 20 30 8 サイクル耐久性（充電・放電回数） 800 1500 1000 1200 充電/放電効率（％） Copyright © 2014 Interactive Communication Innovator, Ltd. All Rights Reserved. 5 小型二次電池の進化（表２）小型二次電池の販売数量の推移（千個） 1400000 1200000 1000000 800000 600000 400000 ニッケルカドミウム 200000 ニッケル水素リチウムイオン 2010 2005 2000 1995 1990 0 リチウムイオン電池は登場以来、爆発的に普及しています。携帯電話、ノートPCなどのモバイル機器が広く普及した背景の中で、それら製品に求められる性能とリチウムイオン電池の特性がマッチしたといえます。 Copyright © 2014 Interactive Communication Innovator, Ltd. All Rights Reserved. 6 小型二次電池の進化（表３）小型二次電池のエネルギー密度の推移（Wh/l） 700 600 500 400 300 200 ニッケルカドミウムニッケル水素リチウムイオン 100 2010 2005 2000 1995 1990 1985 1980 1975 0 リチウムイオン電池の性能向上は、モバイル機器の小型化に大きく貢献し今現在も進化を続けています。エネルギー密度という特性において優位に立つリチウムイオン電池ですが、更に上を行く技術が開発・研究されてきています。 Copyright © 2014 Interactive Communication Innovator, Ltd. All Rights Reserved. 7 今後の技術 ★金属空気電池正極に空気、負極にリチウムなどの金属を配し、酸素とリチウムの化学反応により電力を生む方式の電池。大気中の空気を利用するため、電池構造の大部分を負極活物質に使用が可能となり、エネルギー密度の向上、小型化が期待されています。 ★全固体電池従来の電解液の代わりに固体の電解質を用いた電池。電解液の入れ物となる構造が不要となるため、エネルギー密度の向上、小型化に加え、液漏れの心配もなくなり安全性、耐久性の向上が期待されています。両者ともリチウムイオン電池の数倍のエネルギー密度が見込まれておりこれからの未来が楽しみですね。 Copyright © 2014 Interactive Communication Innovator, Ltd. All Rights Reserved. 8 結び今回ご紹介した二次電池。充電することで繰り返し使うことが出来ますが、形あるものの宿命、寿命や故障は避けられません。廃棄の際は正しくリサイクルを行なうことが重要です。また、技術の進歩によりモバイル機器が溢れる世の中ですが歩きスマホといった行為は、周りの迷惑にとどまらず自身に事故を招く危険性もあります。電子機器だけでなくマナーも携帯する心がけをお願いいたします。 Copyright © 2014 Interactive Communication Innovator, Ltd. All Rights Reserved. 9 Copyright © 2014 Interactive Communication Innovator, Ltd. All Rights Reserved. 10