蓄電池の仕組み！どのような原理で電気を充電・放出させているのか？

あなたは蓄電池の仕組みをご存じでしょうか？近年では災害対策や省エネの意識から、蓄電池を導入する家庭も増えてきました。しかし、蓄電池がどのような原理で電気を充電・放出しているのかはわかりにくいものです。そこで今回は、蓄電池の仕組みを解説します。家庭に導入するメリットもお教えしますので参考にしてください。

蓄電池の仕組みとは？

蓄電地は家庭用の非常用電源などさまざまな用途で利用されており、生活に欠かせないものとなっています。そこで、蓄電池の仕組みを知って理解を深めましょう。

蓄電池とは、何度も繰り返し使える電池のことです。蓄電地は電気を蓄える「充電」と、電気を放出する「放電」機能を持ちます。そのため、一度限りの乾電池とは異なり、蓄電池は何度も使えるのです。

自動車やノートパソコンに利用されているバッテリーも、蓄電池の一種になります。蓄電池は種類によって構造が異なりますが、基本的には同じ仕組みです。

蓄電地は正極（＋）と負極（－）になる2種類の金属と電解液で構成されています。この3つが化学反応を起こすことで充電や放電ができるのです。

2種類の金属のうち、正極には電解液にとけにくい性質の金属が、負極にはとけやすい性質の金属が用いられています。この負極の金属がとけて、電気の素となる電子が正極に流れていくことで電気が発生するのが放電です。

その逆に充電では、正極から電子が負極に流れていき放電前の状態に戻ります。つまり、電子が移動することで充電や放電ができるのです。

ちなみに、金属によって電解液へのとけやすさに違いがあり、正極と負極の性質の差が大きければ大きいほど電圧も高くなります。

蓄電池の種類ごとの特徴

産業用や家庭用として使われる蓄電池は主に4種類です。蓄電池に用いる素材によって、性質や用途が異なるため種類ごとに特徴を解説します。

鉛蓄電池

鉛蓄電池とは、正極に二酸化鉛、負極に鉛、電解水に希硫酸を用いた蓄電池です。1859年に開発された最も古い歴史を持つ蓄電池で、低価格で大電流の放電ができるという特徴があります。今現在も自動車やオートバイのバッテリー、フォークリフトの主電源、産業用蓄電池などさまざまな用途で使われています。

ニッケル水素電池

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、電解水に水酸化カリウムなどのアルカリ水溶液を用いた蓄電池です。エネルギー密度が高く、過充電・過放電に強いことから、ハイブリットカーのバッテリーや鉄道の地上蓄電設備などに使用されています。

リチウムイオン電池

リチウムイオン電池とは、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、電解水に有機電解液を用いた蓄電池です。蓄電池の中でもエネルギー密度が高く、小型で寿命が比較的長いという特徴を持ち、携帯電話やノートパソコン、家庭用蓄電池など幅広く活用されています。

NAS（ナトリウム・硫黄）電池

NAS電池とは、正極に硫黄、負極にナトリウム、電解水にファインセラミックスを用いた蓄電池です。NAS蓄電池には、低価格で長寿命、エネルギー密度が高いといった特徴があります。

しかし、素材として危険物でもある硫酸とナトリウムを使用しているため、取り扱いが非常に難しいのです。そのためNAS電池は、大規模施設のバックアップ電源など主に産業用として利用されています。

家庭に蓄電池を導入するメリット

「家庭に蓄電池を導入すると、どんなメリットがあるの」と疑問をお持ちの方もいるのではないでしょうか？そこで、家庭に蓄電池を導入するメリットを解説します。

電気料金を安く抑えられる

蓄電池を導入するメリットの1つは、電気料金を安く抑えられることです。電力会社から供給される電気は、時間帯によって料金が変わります。

そのため、電気料金が安い深夜に蓄電池に電気を貯めておき、電気料金が高い昼間に蓄電池に貯めておいた電気を使えば電気料金が抑えられるのです。蓄電池の中には、自動制御で電気を貯められる製品もあります。

非常時にも電気が使用できる

蓄電池を導入する最大のメリットは、非常時に電気が使えることです。予期せぬ事故や災害などで停電になったときも、蓄電池に貯められた電気を使えます。

停電時でも蓄電池があれば、食事を温めたり、冷蔵庫を使ったり、携帯電話を充電することも可能です。非常時でも必要な電気が使えるので、家族の安心にもつながるでしょう。

太陽光発電と組み合わせて使える

蓄電地は太陽光発電と組み合わせると、より効果的な使い方ができます。太陽光発電で創った電気を蓄電池に貯めておけば、夜間や雨の日など発電できないときにも電気を使えるのです。さらに、効率よく電気が使えるオール電化にすれば光熱費の節約になります。

さまざまな用途に利用されている蓄電池ですが、家庭用の蓄電池は次世代のエネルギーを支えるものとして今以上に普及が進んでいくでしょう。蓄電地があれば災害時も安心ですし、節電にも効果的です。まだ蓄電池を導入してないという方は、これを機に検討してみてはいかがでしょうか？

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