電池の化学電池とは化学反応によってエネルギーを直接に（直流）電力に変換する装置燃焼：化学反応 → 熱エネルギー電池：化学反応 → 電気エネルギーどんな化学反応か？酸化還元反応酸化還元反応酸素を受け取る酸化反応 2 Mg O2 + 2 MgO Mg2+ Mg 還元反応 2 CuO 2+ Cu 電子を失う反応酸素を失う + + C - 2e + 2e- 電子を受け取る反応 2 Cu Cu + CO2 化学電池の構造正極：還元反応（電子を受け取る）をする化合物負極：酸化反応（電子を出す）をする化合物電解液：負極と正極をつなぎイオンを伝え、酸化還元反応を起こす e- 電流が流れる Cu Zn イオン実用電池は正極、負極に使う化合物、電解液に使う化合物を工夫して電気が効率的に流れるように開発したもの負極（酸化）正極（還元）電解液ボルタ Zn Cu 食塩水硫酸ダニエル Zn Cu CuSO4 マンガン Zn MnO2 NH4Cｌ Zn MnO2 KOH （アルカリ性）（ルクランシェ）アルカリ（アルカリマンガン）黒鉛乾電池の構造新しい乾電池：より長寿命すなわちエコオキシライド電池アルカリ電池の正極にオキシ水酸化ニッケルを加えたものアルカリ電池よりも長寿命、起電力も1.7Ｖと高い「新しい乾電池」として注目された、 EVOLTA アルカリ電池の正極にオキシ水酸化チタンを加えたものオキシライド電池よりもさらに長寿命世界一長持ちする単3形アルカリ乾電池」としてギネス世界記録に認定電池の発見による化学の発展電気分解水の電気分解電気分解による新しい元素の発見 K, Na, Ca, Sr, Ba, Mg などファラデーの法則電気分解される物質は流れた電気量に比例する電池の種類一次電池：繰り返し使用しない電池マンガン電池・アルカリ電池など二次電池：充電して繰り返し使用可能な電池鉛蓄電池・ニッケル水素電池・リチウムイオン電池など充電・放電が容易な電極（金属）の選択充電・放電が容易な電池の構造の工夫二次電池構造的特徴正極と負極の接する面積を大きくすることで効率のよい充電・放電をさせる。一次電池（マンガン電池）二次電池（ニッカド電池）小型二次電池ニッカド電池負極にカドミウム、正極にニッケルを使用なぜカドミウム？カドミウムは周期表で Cu Ag Au Zn 上下の関係なので Cd 性質が似ている Hg ニッカド電池の特徴：大きな電流で放電できるニッケル-水素電池負極にカドミウムの変わり水素吸蔵合金を使う特徴：安全毒性も低いハイブリットカーのバッテリー繰り返し使える乾電池２次電池電極の工夫正極アルカリ電池負極二酸化マンガン亜鉛電解液水酸化カリウムニカド電池水酸化ニッケル水酸化カドミウム水酸化カリウムニッケル水素電池水酸化ニッケル水素吸蔵合金水酸化カリウムリチウムイオン電池：最も多く使われている電池負極にリチウムを用いるリチウム：原子の大きさが小さい（水素、ヘリウムの次）イオン化傾向が一番大きい（酸化反応をしやすい）同じ大きさでたくさんの電気をためることが出来る → 小型化が可能電池と環境問題電池：金属を用いているマンガン・亜鉛：比較的安価リチウム：比較的高価カドミウム・鉛：毒性高い → 環境への影響も電池においても省資源・環境付加の低減は重要３つのＲ：リデュース・リユース・リサイクル乾電池と環境問題乾電池：比較的安価で環境負荷も低い金属を用いている（Ｍn、Ｚｎ）積極的なリサイクルはせず、不燃ゴミとして環境影響がないように処分しかし、３つのＲの観点から：リデュース：より長持ちのアルカリ電池の使用 EVOLTAのような長寿命型電池リユース：使い切りではなく、何度も使える乾電池型充電池の利用エネループのような乾電池型ニッケル水素電池二次電池と環境問題二次電池：環境負荷が高い金属（Ｃｄ、Ｐｂ）希少金属（Ｌｉ、水素吸蔵合金）リサイクルで省資源・環境負荷低減電池の始まりイタリアの生物学者ガルバーニがカエルの足の神経に真鍮と鉄の棒を触れさせると足がピクピクと動くことを発見生物の体内には電気が流れている生物の体内には電気が流れていて、それを金属が伝えた電池の始まり２ボルタがガリバーニの説に異論生物の体内には電気が流れていて、それを金属が伝えたではなく、金属で作られた電気がカエルの体液（電解液）を伝わった。適切な金属と電解液があれば電池が作れるはず！ボルタの電池適切な金属と電解液があれば電池が作れるはず！負極に亜鉛、正極に銅、電解液に飽和食塩水又は硫酸を用いた電池を発明ダニエル電池ボルタ電池を改良、より安定して電気が流れるようにマンガン電池（ルクランシェ電池）ボルタ・ダニエルは電解液が液体で漏れやすい、そこで、ゲル状にして漏れにくい電池を開発正極に二酸化マンガンのゲル、負極に亜鉛を用いる電池が開発された →ルクランシェ電池（今の乾電池の大元）乾電池の始まりルクランシェ電池はゲル状で漏れにくいが内部は液体のため低温だと凍ってしまい使えない中身を固体にしてしまえば → 「乾電池」の誕生乾電池を一番始めに作った人：屋井先蔵