電池ってどうやって電気を作るの？身近な化学反応のひみつ

こんにちは。練馬区桜台の電気工事会社「株式会社コイデン」です。
今回は、「電池」についてご紹介いたします。

 

私たちの身の回りには、電池を使った製品がたくさんあります。スマホやリモコン、時計、懐中電灯など、電池がなければ動かないものばかりです。でも、「電池ってどうやって電気を作っているの？」と聞かれると、意外と知らない人も多いのではないでしょうか？

実は、電池の中では小さな化学反応が起こっていて、それが電気を生み出す仕組みになっています。今回は、電池の仕組みをわかりやすく解説しながら、電池の種類や未来の電池についても紹介します！

 

そもそも電池ってなに？

 

電池とは、「化学エネルギーを電気エネルギーに変える装置」のことです。

電池の中では、化学反応が起こることで電子（でんし）が流れ、その電子の流れが「電流」となって、私たちが使っている電気になります。

電池の基本構造は、次の3つの部分からできています。
1. 負極（マイナス極）：電子を放出する部分
2. 正極（プラス極）：電子を受け取る部分
3. 電解液：負極と正極の間でイオンが移動する液体

この3つがそろうことで、電池は電気を作ることができます。

 

電池の中で起こっている化学反応とは？

 

電池の中では、金属や化学物質が反応して電子を生み出しています。ここでは、マンガン乾電池（私たちがよく使う一般的な乾電池）を例に、仕組みを説明します。

① 電池の中のしくみ（マンガン乾電池の場合）

マンガン乾電池の中には、以下のような物質が入っています。
• 負極（マイナス極）：亜鉛（Zn）
• 正極（プラス極）：二酸化マンガン（MnO₂）
• 電解液：塩化アンモニウム（NH₄Cl）

② 電池の中で何が起こっているの？

1. 負極（亜鉛）から電子が飛び出す！
• 亜鉛（Zn）は、電子を放出して亜鉛イオン（Zn²⁺）に変わる。
• このとき、亜鉛が溶け出すように減っていく。

2. 正極（二酸化マンガン）が電子を受け取る！
• 放出された電子は、電池の外側の回路を通って正極へ流れる。
• ここで、電子を受け取った二酸化マンガンが化学反応を起こし、水とマンガン酸化物に変化する。

この電子の流れが「電流」となり、電池が電気を供給するのです。

 

電池の種類はいろいろ！

 

世の中にはさまざまな種類の電池があります。それぞれの特徴を見てみましょう！

① 使い切りタイプ（一次電池）

一度使ったら終わりで、充電できない電池です。
• マンガン乾電池：安くて手に入りやすいが、長時間の使用には向かない
• アルカリ乾電池：マンガン電池より長持ちし、大電流が必要な機器に向いている
• ボタン電池：時計や小型機器に使われる小さな電池

② 充電して繰り返し使えるタイプ（二次電池）

化学反応を逆にすることで、充電して再利用できる電池です。
• リチウムイオン電池：スマホやノートパソコンに使われる
• ニッケル水素電池：充電式乾電池として家電に使われる
• 鉛蓄電池：車のバッテリーとして使われる

 

未来の電池はどうなる？

 

電池技術はどんどん進化しています。これから登場するかもしれない未来の電池を紹介します！

① 全固体電池（ぜんこたいでんち）

現在のリチウムイオン電池よりも安全で長持ちする新技術。液体の電解液を使わず、固体の材料を使うため、発火や爆発のリスクが少ないと言われています。

期待されるメリット
• 充電時間が短くなる！（数分で充電完了）
• 長寿命で交換の頻度が少なくなる！
• 安全性が高い！（発火しにくい）

② 空気電池

酸素を使って発電する電池で、リチウム空気電池や亜鉛空気電池などが研究されています。小型で高エネルギー密度の電池として、次世代の電池として期待されています。

③ 生体電池（せいたいでんち）

体の中のブドウ糖を使って発電する電池。将来的には、ペースメーカーや人工臓器などに使われる可能性があります。

 

電池を長持ちさせるには？

 

せっかくの電池も、すぐに使えなくなってしまうともったいないですよね。電池を長持ちさせる方法を紹介します！

1. 使わないときは電池を抜く！（リモコンなどで放電し続けるのを防ぐ）
2. 高温・低温を避ける！（特にリチウムイオン電池は熱に弱い）
3. 充電池は適切に充電する！（過充電や過放電は寿命を縮める）

 

まとめ

 

電池は、化学反応によって電子を流すことで電気を作る装置です。乾電池の中では、負極と正極の間で電子が移動することで電流が生まれます。

電池には使い切りタイプと充電式タイプがあり、それぞれ特徴があります。そして、未来には全固体電池や空気電池、生体電池などの新しい技術が登場し、より便利で長持ちする電池が実用化されるかもしれません。

電池を正しく使い、長持ちさせる工夫をしながら、これからも電池の進化に注目していきましょう！