二次電池とは?一次電池との違いや仕組み、代表的な種類を徹底解説

-

二次電池とは?一次電池との違いや仕組み、代表的な種類を徹底解説

-

  • 二次電池にはどんな特徴があるの?
  • 二次電池と一次電池の違いについて知りたい
  • 二次電池の代表的な種類には何がある?

このような疑問や悩みをお持ちの方もいるはずです。二次電池とは、充放電を繰り返して再利用できる電池のことです。主にスマートフォンのバッテリー、モバイルバッテリー、ポータブル電源などに採用されています。

ただし、一言で二次電池と言っても、その種類は多岐にわたります。種類によって特徴が異なり、それぞれにメリット・デメリットがあるため、二次電池が採用されている電気機器を購入する際は、電池の種類にも着目しなければなりません。

そこで本記事では、二次電池の特徴や一次電池との違い、二次電池の種類について解説します。二次電池の概要を深く理解したい方は、ぜひ本記事を最後までご覧ください。

二次電池とは?

02 01 2

二次電池とは、充放電を繰り返して再利用できる電池のことです。二次電池は主に、蓄電池や充電池、バッテリーなどに使用されています。

二次電池は性質上、使用するたびに少しずつ劣化し、サイクル充電を迎えると充放電の性能が著しく低下します。二次電池は劣化すると充電電圧が上がり、放電電圧が下がってエネルギー損失が拡大するのが特性です。

サイクル寿命は二次電池の種類によって異なり、サイクル寿命が300回程度しかない電池、2,000回ほど持つ電池などさまざまです。「二次電池は正しく使用しても徐々に劣化していく」ということを覚えておきましょう。

一次電池・燃料電池との違い

二次電池は化学電池の1種であり、化学電池には「一次電池」や「燃料電池」という種類も存在します。

一次電池は、一度完全に使い切ると再利用できない使い切りタイプの電池です。テレビやエアコンなどのリモコン、懐中電灯などに使用する単三・単四電池がこれに該当します。一次電池は二次電池と違い、繰り返し充放電できない分、コストが低いという利点を持ちます。

その一方で燃料電池は、水素と酸素を化学反応させて電気を発電する装置のことです。名前に「電池」と付いていますが、一次電池や二次電池とは特性がまったく異なります。

二次電池の仕組み

02 02 1

続いて二次電池の仕組みを、代表的なリチウムイオン電池を例に挙げて解説します。そもそもリチウムイオン電池とは、リチウムイオンが移動することで充放電が行われる電池のことです。

リチウムイオン電池は、正負極間のリチウムイオンの行き来で充放電を行いますが、多くの製品では、デンドライト(樹枝のような結晶)が発生しづらいセル設計が採用されています。

このデンドライトが電池の内部に発生すると、バッテリー性能の劣化や故障を引き起こす可能性があります。つまり、デンドライトを発生させにくいリチウムイオン電池は、劣化や故障が起こりにくく、長持ちしやすい電池だと言えます。

リチウムイオン電池の主なセル形状

二次電池であるリチウムイオン電池には、以下のようなセル形状があります。

セルの形状

特徴

円筒形

・最も低コストで生産できる

・ほかの形状よりも体積容量密度が高い

・複数の電池をパックした場合は容量とエネルギーの密度が低下する

角形

・軽いアルミニウムが主流で厚さが薄い

・主にスマートフォンや携帯電話の電源として使用される

ラミネート型

・外装材にラミネートフィルムが採用されている

・重量に対して表面積が広くて放熱性が優れている

・製造コストが比較的安価

ピン型

・サイズと重量がともに小さめ

・主に補聴器やワイヤレスイヤホンなどに使用される

 

二次電池の代表的な種類

02 03 1

一言で二次電池と言っても、その種類は多岐にわたります。本項では、二次電池の代表的な種類を全部で6つ紹介します。

  1. 鉛蓄電池
  2. ニッケル・カドミウム蓄電池
  3. 金属リチウム電池
  4. リチウムイオン二次電池
  5. リチウムイオンポリマー二次電池
  6. ナトリウムイオン電池

それぞれの特徴を詳しく解説します。

鉛蓄電池

鉛蓄電池は、1859年にプランテというフランスの科学者が発明した電池です。鉛蓄電池は時代とともに改良が加えられ、現在に至るまで幅広く利用されています。

最大の長所は、比較的高い電圧を取り出すことができる点です。材料である鉛は安価であり、コストパフォーマンスが高いところも魅力の1つです。

ただし、ほかの二次電池に比べてサイズが大きく、電池が重いという難点を持ちます。鉛蓄電池は主にガソリン車、一部の電気自動車に使用されています。

ニッケル・カドミウム蓄電池

1899年にスウェーデンの発明家兼エンジニアのユングナーによって発明された二次電池、それがニッケル・カドミウム蓄電池です。大電流の充放電が可能であり、この電池は電話や電気工具のコードレス化に貢献しました。

現在でも一部の電気機器に使用されていますが、自己放電が大きく、使用する前に毎回充電を必要とすることから、ニッケル・カドミウム蓄電池はそこまで多用されていません。また、この電池には電気が残った状態で充電すると充電容量が減る、という致命的な欠点があります。

ニッケル・カドミウム蓄電池は、ハンディ掃除機や電話、電気工具などに使用されています。

金属リチウム電池

ニッケル・カドミウム蓄電池が普及し始めた頃、金属リチウム電池に関する特許が取得され、ニッケル・カドミウム蓄電池に変わるものとして期待されていました。

金属リチウム電池は容量が大きく、有害金属を使用しないという利点があるものの、充放電反応の過程で負極表面に金属リチウムが樹状に析出し、短絡・発火の原因になるという問題が浮上しました。

この問題の対策が困難であったため、金属リチウム電池は普及されず、同時期に研究されていたリチウムイオン二次電池に注目が集まります。

リチウムイオン二次電池

リチウムイオン二次電池は、正極と負極の間をリチウムイオンが移動することで充放電を行う電池です。繰り返し使用できる耐久性と安全性が高く評価され、加えてほかの二次電池よりも電圧やエネルギー密度が高いということから、スマートフォンや携帯電話のバッテリーとして広く普及しました。

また、リチウムイオン電池はこれまでの二次電池で課題だった自己放電が少なく、メモリー効果がないという利点も併せ持ちます。難点としては、電解液に可燃性溶剤を用いているため、発熱や発火に注意する必要があるというところです。

リチウムイオンポリマー二次電池

リチウムイオンポリマー二次電池は、リチウムイオン電池の電解質に高分子ゲルを用いて安全性を向上させた電池です。液漏れの心配がないため、リチウムイオン電池のように頑丈な金属製の外装を用いる必要がありません。

外装にアルミラミネートパウチなどを採用できたことで、外装分の体積が減少し、より多くの電池を積むことが可能になりました。また、内部が液体ではないことから、短絡や過充電に対する耐性が向上したのもポイントの1つです。

なお、リチウムイオンポリマー二次電池は、主に携帯電話やノートパソコンに使用されています。

ナトリウムイオン電池

ナトリウムイオン電池は、リチウムイオン電池と動作原理は同じですが、リチウムの代わりにナトリウムイオンが電解液を移動します。充電スピードの高速化に期待されており、理論的にはリチウムイオン電池の5倍の速さで充電できると言われています。

また、リチウムと性質が似ているため、生産設備を流用しやすいのも利点です。安全性の高さや寿命の長さが向上していることから、次世代電池としてナトリウムイオン電池が注目されています。

ポータブル電源にも二次電池が採用されている

02 04 2

ポータブル電源は充電や放電を繰り返し、何度も電力を供給できる機器なので二次電池が採用されています。そもそもポータブル電源とは、電気機器に電力を供給するための携帯性に優れた電源装置のことです。

ポータブル電源は外出時に持ち運んでも荷物の負担になりづらいため、アウトドアや緊急時に活躍します。ポータブル電源に二次電池が採用されているとはいえ、ニッケル水素電池・リチウムイオン電池・ニッケルカドミウム電池など、製品によって採用されている二次電池が異なります。

なお、二次電池が採用されている製品としてはポータブル電源以外にも、似た性質を持つモバイルバッテリー、家庭用蓄電池などが挙げられます。

ポータブル電源に採用されているリチウムイオン電池の種類

ポータブル電源の二次電池として、最も多く採用されているのはリチウムイオン電池です。採用されているリチウムイオン電池には、以下のようにさまざまな種類が存在します。

リチウムイオン電池の種類

特徴

リン酸鉄系リチウムイオン電池

・エネルギー密度は低いが、発熱や発火の危険性が低い

・サイクル寿命が長く、長期間の利用に向いている

NCA系リチウムイオン電池

・ニッケル系の課題である安全性を克服

・エネルギー密度が高く、発熱量が少ない

三元系リチウムイオン電池

・発熱量が少なく、低温時の放電特性に優れている

・エネルギー密度は高いが、導入時のコストが高額

 

安全な二次電池が採用されたEcoFlowの製品

02 05

安全な二次電池が採用されたEcoFlowの製品を3つ紹介します。ポータブル電源の導入、発電システムの構築を考えている方は、ぜひ以下の製品をご確認ください。

EcoFlow スマートホームパネル

「EcoFlow スマートホームパネル」は、台風や地震などの災害で停電が起こり、電力会社からの電力供給がストップした際に、ポータブル電源「EcoFlow DELTA Pro」に蓄えた電力を電気機器に自動供給してくれる設備です。

家庭内の回路と最大10個まで接続でき、スマートなエネルギー管理を可能とします。使い方によっては、電気代の節電効果にも期待できます。

また、EcoFlowアプリとスマートホームパネルを接続すれば、スマートフォンから電力設定や管理を簡単に行えます。別途販売のソーラーパネルを用いることで、電力の自給自足も可能です。

重量

9 kg

サイズ

500 x 330 x 120 mm

保護等級

IP20

保証期間

3年

制御回路の最大数

10

定格システム電圧

100 V/200 V

DELTA Pro定格出力

最大6,000W(2x3,000W)

DELTA Proへの充電入力

最大6,800W(2x3,400W)

最大接続バッテリーエネルギー

21.6 kWh (6 x 3.6 kWh)

 

停電時の備えとなる「EcoFlow スマートホームパネル」の詳細はこちら

EcoFlowスマートホームエコシステム

「EcoFlowスマートホームエコシステム」でも、安全な二次電池を用いて発電システムを構築可能です。ソーラーパネルやエクストラバッテリー、スマート発電機などのアイテムと専用アプリを連動させれば、スマートフォンによる遠隔操作で機能性を拡張できます。

また、別途販売のアクセサリを使用すれば、さらなる機能性の向上に期待が持てます。自宅環境に合わせた柔軟なカスタマイズも可能です。ぜひ以下の公式サイトから、製品の組み合わせをご確認ください。

【トップセラーセット一覧】

  • EcoFlow DELTA Pro + EcoFlow Wave ポータブルクーラー
  • EcoFlow DELTA Pro + 400Wソーラーパネル
  • EcoFlow DELTA Pro + DELTA Pro専用エクストラバッテリー
  • EcoFlow DELTA Pro + スマート発電機

最適な発電システムを構築できる「EcoFlowスマートホームエコシステム」はこちら

EcoFlowパワーシステム

続いて紹介する「EcoFlowパワーシステム」は、スマートに発電システムを構築できるコンパクトなモジュール型電源システムです。カスタム性が高く、小住宅やトレーラーハウス、キャンピングカーなどの電源として活躍します。

発電に必要な複数のモジュールがセットになっているため、専門知識がなくても手軽に発電システムを導入できます。また、本製品は4通りの充電方法に対応しており、場所や状況に応じた柔軟な電力供給を行える点も魅力の1つです。

普段使いやアウトドアだけでなく、緊急時に電力が絶たれた場面でも重宝されます。製品の詳細情報は、以下の公式サイトよりご確認いただけます。

コンパクトな次世代RV&オフグリッドシステム「EcoFlowパワーシステム」はこちら

まとめ

本記事では、二次電池の特徴や一次電池との違い、二次電池の種類を詳しく解説しました。

二次電池は充放電を繰り返しできる電池であり、その種類は鉛蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、金属リチウム電池など多岐にわたります。それぞれの電池によって特徴が異なるため、二次電池を採用した電気機器を購入する際は、電池の種類を十分にチェックしましょう。

なお、本サイトを運営するEcoFlowは、安全な二次電池を採用した多種類の製品を販売しております。発電システムをスマートに導入でき、電力の自給自足を可能にします。各製品の詳細情報は、以下の公式サイトからご確認ください。

停電時の備えとなる「EcoFlow スマートホームパネル」の詳細はこちら


最適な発電システムを構築できる「EcoFlowスマートホームエコシステム」はこちら

記事をシェア

最近の投稿

すべての投稿

コメントを書く

コメントを入力してください
お名前を入力してください