出典: https://electronics.howstuffworks.com/everyday-tech/battery2.htm

 

バッテリーを見てみると、端子が 2 つあることに気づくでしょう。一方の端子には (+) またはプラスのマークが付けられ、もう一方の端子には (-) またはマイナスのマークが付けられます。単三電池、単二電池、単二電池などの通常の懐中電灯用電池では、端子は端にあります。ただし、9 ボルトまたは車のバッテリーでは、端子はユニットの上部で隣り合って配置されます。2 つの端子間にワイヤを接続すると、電子はマイナス端からプラス端にできるだけ早く流れます。これはバッテリーをすぐに消耗させ、特に大きなバッテリーの場合は危険な場合もあります。バッテリーによって生成された電荷を適切に利用するには、バッテリーを負荷に接続する必要があります。負荷は、 電球、モーター、ラジオなどの電子回路の ようなものかもしれません。

 

バッテリーの内部構造は通常、金属またはプラスチックのケース内に収容されています。このケースの内部には、プラス端子に接続するカソードと、マイナス端子に接続するアノードがあります。これらのコンポーネントは、一般に電極として知られており、バッテリー内のスペースの大部分を占め、化学反応が起こる場所です。セパレータは、カソードとアノードの間に障壁を形成し、電極間の接触を防ぎ、電荷が電極間を自由に流れることを可能にします。カソードとアノードの間で電荷が流れることを可能にする媒体は、電解質として知られています。最後に、コレクタは充電をバッテリの外部と負荷に伝えます。

 

バッテリーを懐中電灯、リモコン、その他のワイヤレスデバイスに差し込むと、バッテリー内で多くのことが起こります。電気を生成するプロセスはバッテリーごとに若干異なりますが、基本的な考え方は同じです。

 

負荷が 2 つの端子間の回路を完成させると 、バッテリーはアノード、カソード、電解質の間の一連の電磁反応を通じて電気を生成します。アノードは酸化反応を起こし、電解質からの 2 つ以上のイオン (帯電した原子または分子) がアノードと結合し、化合物を生成して 1 つ以上の電子を放出します。同時に、カソードでは還元反応が起こり、カソード物質、イオン、自由電子も結合して化合物を形成します。この動作は複雑に聞こえるかもしれませんが、実際には非常に単純です。アノードでの反応により電子が生成され、カソードでの反応で電子が吸収されます。純生産物は電気です。バッテリーは、一方または両方の電極で反応の発生に必要な物質がなくなるまで電気を生成し続けます。

 

現代のバッテリーは、反応を促進するためにさまざまな化学物質を使用しています。一般的なバッテリーの化学的性質は次のとおりです。

 

亜鉛 - 炭素電池: 亜鉛 - 炭素の化学反応は、多くの安価な単 4、単 3、単 2 および単 1 乾電池で一般的です。陽極は 亜鉛、陰極は二酸化マンガン、電解質は塩化アンモニウムまたは塩化亜鉛です。

 

アルカリ電池: この化学反応は、単 3、単 2、単 4 形乾電池にも共通しています。カソードは二酸化マンガン混合物で構成され、アノードは亜鉛粉末です。その名前は、アルカリ性物質である水酸化カリウム電解質に由来しています。

 

リチウムイオン電池 (充電式): リチウム化学物質は、携帯電話、デジタルカメラ、さらには電気自動車などの高性能デバイスによく使用されます。リチウム電池にはさまざまな物質が使用されますが、一般的な組み合わせはコバルト酸リチウム正極と炭素負極です。

 

鉛酸バッテリー (充電式): これは、一般的な自動車のバッテリーで使用される化学反応です。電極は通常二酸化鉛と金属鉛でできており、電解液は硫酸溶液です。