大まかに分けて4つ！蓄電池の種類とそれぞれの特徴とは？

公開日:2021/08/01　　最終更新日:2021/07/30

蓄電池にも種類があるのをご存じでしょうか？今や蓄電池は、自動車から家庭用蓄電池、スマートフォンまで幅広い用途で利用されています。しかし、蓄電池といっても大まかに分けて４つの種類があり、用いられている素材や性能、用途が異なるのです。そこで今回は、蓄電池の種類とそれぞれの特徴を解説します。しっかりチェックしましょう。

鉛蓄電池の特徴
ニッケル水素電池の特徴
リチウムイオン電池の特徴
NAS電池の特徴

鉛蓄電池の特徴

鉛蓄電池は、正極に二酸化鉛、負極に鉛、電解液に希硫酸を用いた蓄電池です。1859年にフランスのガストン・プランテによって開発された、最も古い歴史を持つ蓄電池としても知られています。鉛蓄電池は、19世紀から20世紀にかけて自動車用のバッテリーとして採用されたことで、自動車の普及とともに利用が拡大しました。

開発から160年以上経った現代でも、自動車やバイク、ゴルフカート、フォークリフト、船舶のバッテリーなどさまざまな用途で利用されています。鉛蓄電池の特徴は、原価の安い鉛を使用するので安価で生産できることです。

さらに、大きな起電力を持つため大電流の放電が可能で、リサイクルや再生もできます。ただし、原料に鉛を使用しているため重くかさばるのが難点です。加えて、電解液の素材に強酸である硫酸を用いるため、破損時の危険性が高く廃棄時の環境への負荷も問題視されています。また、電力をすべて使い切る過放電状態が続くと劣化が進み、性能が大きく低下してしまうのです。放電しきる前に充電を行うと、ある程度は劣化を抑えられるでしょう。

他にも、鉛蓄電池は極板の種類や構造によってさらに細かく分類できるのです。極板が異なるクラッド式、ペースト式、チュードル式や、構造が違うベント形や制御弁型と呼ばれる鉛蓄電池があります。

ニッケル水素電池の特徴

ニッケル水素電池とは、正極にオキシ水酸化ニッケル、負極に水素吸蔵合金、電解液に水酸化カリウムのアルカリ水溶液を用いた乾電池タイプの蓄電池です。家電量販店などでも販売されているので、見かけたことがある方も多いのではないでしょうか？ニッケル水素電池は、充電式乾電池の「第二世代」と呼ばれています。第一世代はニッケルとカドニウムを用いたニカド電池です。

ニカド電池は、鉛蓄電池の約40年後にスウェーデンで開発されました。しかし、素材として用いられたカドニウムは有害物質にあたり、廃棄する際の人体や環境への影響が懸念されたのです。そこで、新たに開発されたのがニッケル水素電池でした。水素を原料にしたことで安全性が確保され、近年ではハイブリットカーの動力源や、鉄道やモノレールの地上蓄電池設備などに採用されています。

ニッケル水素電池の特徴は、安全性が高く、ニカド電池の約2.5倍もの容量を持つことです。さらにエネルギー密度が高く、過充電・過放電にも強いといった特性があります。しかし、ニッケル水素電池は自然放電が大きく、他の蓄電池に比べて寿命が短いのが弱点です。

リチウムイオン電池の特徴

リチウムイオン電池は、正極にリチウム含有金属酸化物、負極にグラファイトなどの炭素材、電解液に有機電解液を用いた蓄電池です。1991年に工業製品として日本のソニーから実用化されました。今ではスマートフォンやノートパソコンなどの電子機器から、電気自動車のバッテリーや家庭用蓄電池などの電気機器まで幅広い用途で利用されています。

リチウムイオン電池の特徴は、小型でありながら蓄電容量が多く寿命が長いことです。ニッケル水素電池の寿命は6～7年程度ですが、リチウムイオン電池は10年以上使えます。さらに、リチウムイオン電池には、電池を使い切らないまま充電すると充電容量が低下するメモリー効果もありません。そのため、電池残量が残っている状態での追加充電も可能です。しかし、電池の温度が高くなると劣化が早くなります。

NAS電池の特徴

NAS電池とは、正極に硫黄、負極にナトリウム、電解液にファインセラミックスを用いた蓄電池です。メガワット級の電気貯蔵システムとして、日本ガイシが世界で初めて実用化しました。

NAS電池の特徴は、超大容量の電力を貯蔵できることです。それに加えて、充放電のエネルギー効率が高く、安価なうえに長寿命というメリットがあります。さらに、鉛蓄電池の約3分の1というコンパクトさで、設置場所の制約も少ないのです。

しかし、素材として使用している硫黄とナトリウムは、危険物として指定されています。また、作業温度を300度に維持することを求められるため、取り扱いには細心の注意が必要です。そのためNAS電池は、大規模電力貯蔵施設や工場のバックアップ用電源など、主に産業用として利用されています。

今や日常生活に欠かせない蓄電池ですが、用いられている素材によって電圧やエネルギー密度など性能が異なります。そのため種類によって適した用途も違うのです。災害対策や節電といった観点からも、蓄電池の普及は今後もますます進んでいくでしょう。その際に、蓄電池の種類を知っておけば、状況に応じた最適な蓄電池を選べるはずです。