アルカリ蓄電池・鉛蓄電池の違いとは？それぞれの特徴と用途について

従来、蓄電池は自動車バッテリーや小型飛行機に使用していました。
近年では携帯電話やノートパソコンなど、使用用途が非常に幅広くなっています。
私たちの生活になくてはならないものと言ってもいいでしょう。
蓄電池にも種類はさまざまですが、「アルカリ」と「鉛」の2種類について説明します。アルカリ・鉛蓄電池それぞれの特徴や用途、違いを一緒にチェックしていきましょう。

1. アルカリ蓄電池の特徴・用途
2. 鉛蓄電池の特徴・用途
3. アルカリ・鉛蓄電池の違い
4. まとめ

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1．アルカリ蓄電池の特徴・用途

蓄電池の中でもさまざまな用途分野で使用しているのが「アルカリ蓄電池」です。
アルカリ電池を上手に使うためにも、特徴と用途を把握しておきましょう。
電気工事施工管理技士を目指している人は、ぜひ参考にしてください。

1-1．電解液にアルカリ水溶液を使用している

一般的に「アルカリ蓄電池」とは、電解液にアルカリ水溶液を使用している蓄電池のことです。
主に水溶液には水酸化カリウムを使用しています。
アルカリ蓄電池でも、電極にニッケルや水酸化ニッケルを使用した「二次電池」や負極に鉄を使用した「エジソン電池」、カドミウムを使用した「ユングナー電池」など種類はさまざまです。
基本的に、アルカリ蓄電池は長く使い続けることができます。
長寿命かつ、大きい電流の放電が可能です。
また、アルカリ蓄電池の極中はほとんどねじがきってあります。
極中が鉄または銅でできているのもアルカリ蓄電池の特徴です。

1-2．ポケット式と焼結式

アルカリ蓄電池は2種類の極板構造があります。
「ポケット式」と「焼結式」です。
それぞれによって用途に応じた機種が選択できるでしょう。
「ポケット式」の極板構造は、機械強度にすぐれています。
鋼板製の小箱に誘電補助材料と活物質がつまっている状態です。
機械強度にすぐれているメリットだけでなく、自己放電が少ない特徴も持っています。そして、「焼結式」のアルカリ蓄電池はニッケル粉末を焼結しているものです。
焼結した薄い鋼板に活物質を薬品などの液体にひたしています。
表面積が非常に大きいところが特徴的です。
ポケット式よりも高率放電、低温特性にすぐれています。
以上、2種類の極板によって電池の特性が異なるでしょう。

1-3．アルカリ蓄電池の用途

私たちの生活には「電池」が必要です。
電池を使わなければ動かないものもたくさんあります。
基本的に、蓄電池は充電すればくり返し使用できる「二次電池」の1種です。
二次電池は使いきりの乾電池よりもコストパフォーマンスが高い電池になります。
特に、アルカリ蓄電池は長い期間にわたって使うことができる点がメリットです。
よって、病院や工場、ビルなどの非常用電源として使用が多いでしょう。
長時間の稼働が必要な鉄道車両、船舶などの補助電源としても大活躍しています。
現在、使用しているアルカリ蓄電池は「ニッケル亜鉛蓄電池」「ニッケル水素電池」「ニッケルカドミウム蓄電池」です。
しかし、ニッケルカドミウム電池は環境に有害と言われています。
よって、ほかのニッケル水素電池やリチウムイオン電池への置き換えがすすんでいるのです。

2．鉛蓄電池の特徴・用途

2-1．電解液に希硫酸(きりゅうさん)を使用している

鉛蓄電池は世界で初めて使用した二次電池です。
電解液には希硫酸(きりゅうさん)、正極に二酸化鉛、負極には鉛を使用しています。
鉛電池も極板の種類や構造によって種類はさまざまです。
極板の種類には「クラッド式」と「ペースト式」の2種類があります。
「クラッド式」はガラス繊維をチューブ状にあんで焼き固めたものです。
中に極板活物質がつまっています。
振動や衝撃にかなり強いため、バッテリーフォークリフト・バックアップ電池としての使用が多いでしょう。
一方、もう1つの「ペースト式」は、活物質がペースト状になっています。
極板の骨組みである“格子体”に活物質をぬりこんでいる仕組みです。
よって、高率放電用途に適している蓄電池と言えるでしょう。
そして、構造の種類には「ベント形鉛蓄電池」と「制御弁式鉛蓄電池」の2つがあります。
ベント形鉛蓄電池は自然蒸発で電界中の水分がなくなるでしょう。水分がなくなるたびに精製水を補給しなければなりません。
制御弁式鉛蓄電池は精製水を補充しなくても簡単に運用できます。

2-2．鉛蓄電池の幅広い用途

鉛蓄電池はアルカリ蓄電池よりも用途が非常に幅広いです。
基本的に、鉛蓄電池の用途は自動車のバッテリーになるでしょう。
昔から自動車には必要不可欠な蓄電池です。
また、自動車だけでなく、フォークリフトやゴルフカートなどの電動車用主電源、非常用電源としても使用しています。
ほかにも、小型飛行機、輸送車両のバッテリー、通信・防犯機器の電源などにも使用しているのです。
非常に幅広い用途ながら、豊富な使用実績を持っています。
小さなところではヘッドホンステレオ、ガム型電池でも使用しているほどです。
ちなみに、鉛蓄電池にはベント型鉛蓄電池、制御弁式鉛蓄電池のほかにも、小型制御弁式鉛蓄電池がありますよ。

3．アルカリ・鉛蓄電池の違い

3-1．アルカリと鉛電池それぞれのメリット・デメリット

アルカリ・鉛蓄電池を比較してみると、それぞれのメリット・デメリットがわかります。
同じ蓄電池にもさまざまな違いがあるものです。
アルカリ蓄電池は鉛蓄電池よりも小型化できるメリットを持っています。
小型化が可能なため、乾電池のように小さいサイズでの使用が便利です。
また、機械的強度が強い特徴から鉛蓄電池よりも大電流の急速放電に適しています。
しかし、同じ電圧や容量でも容積・重量が大きいところがデメリットです。
よって、鉛蓄電池よりも価格が高い傾向があります。
長期的なコストを考えると鉛蓄電池のほうが最適でしょう。
そして、アルカリと鉛電池の違いは「寿命」にも出ています。
鉛蓄電池は耐酸処置が必要ですが、アルカリ蓄電池は要りません。強度があるため、長く使い続けることができます。

3-2．構造の違い

アルカリ蓄電池と鉛蓄電池には「構造」の違いがあります。
基本的に、鉛蓄電池のほうが構造は単純です。
単純なので機械強度が弱いデメリットもあります。
しかし、コストパフォーマンスを考えると鉛蓄電池のほうがいいと考える人も多いです。
比較してみるとさまざまな違いは出てきますが、使用用途や目的を考えて選ばなければなりません。
性能については鉛蓄電池のほうが内部抵抗は小さいでしょう。
よって、瞬発力が大きいのが鉛蓄電池、持久力を持っているのがアルカリ蓄電池だと思ってください。

4．まとめ

アルカリ蓄電池と鉛蓄電池の特徴・用途、それぞれの違いについて説明しましたが、いかがでしたでしょうか。
蓄電池は充電すればくり返し使用できる二次電池です。
蓄電池の水溶液がアルカリの場合はアルカリ蓄電池、希硫酸の場合は鉛電池だと覚えておいてください。
また、それぞれの蓄電池には構造や極板の違いによってさまざまな種類にわかれます。種類によって寿命や価格などにも違いが出てくるでしょう。
たとえば、鉛蓄電池は構造が単純なぶん、機械強度が弱いデメリットを持っています。一方、アルカリ蓄電池は機械強度が強く、寿命が長いです。
つまり、蓄電池を使用するときは使用目的や用途に合ったものを選ばなければなりません。
正しく使うためにもアルカリ蓄電池・鉛電池の特徴や違いを身につけてくださいね。