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蓄電池はこんな進化を遂げてきた！100年以上にわたる蓄電池の歴史
- 2020.07.31
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昨今、その利便性が注目されている「家庭用蓄電池」ですが、今の形になるまでには相当な年月がかかっています。
そこで、蓄電池がどういった歴史を刻んできたのか、最初の蓄電池から進化の歴史をたどってみたいと思います。
1.蓄電池（二次電池）の歴史
蓄電池と聞くと新しい技術のように思われがちなのですが、実はその歴史は古く、日本でいえば江戸時代には最初の蓄電池が発明されていたのです。
1-1.鉛蓄電池の発明
時は1859年（和暦：安政6年）、世界最初の二次電池として「鉛蓄電池」が、フランス人のガストン・プランテという人物によって発明されました。
鉛蓄電池とは、電極に鉛の板（電極板）を使用しており、希硫酸と鉛の化学反応によって電圧を発生させる仕組みとなっています。
電極の材料である鉛は金属の中でも比較的安価な部類であり、つまり鉛蓄電池は安く作れるというメリットがあるのです。
しかし、現在使用されている蓄電池の中では比較的大型・大重量のタイプであり、特に極寒地では電解液である希硫酸が凍結して破裂しやすく、破裂した場合の被害（希硫酸が漏れ出る）が大きいというデメリットがあります。
1-2.ニカド電池の発明
鉛蓄電池の発明から40年後、スウェーデンのユングナーという人物によって「ニカド蓄電池（ニッケル・カドミウム蓄電池）」が発明されました。
電極の正極に水酸化ニッケル、負極にカドミウムを使用し、電解液には水酸化カリウム水溶液が使用されています。
内部抵抗が小さいため大電流の放電が可能であり、モーターなどに向いている反面、自然放電が大きいので消費電力が小さく長時間稼働を前提とした時計などの機器には不向きです。
最大の問題点は、使用しているカドミウムが「イタイイタイ病」の原因となる有害物質であり、廃棄時の環境への影響が問題視されたことです。
1-3.ニッケル水素電池の発明
ニカド蓄電池がカドミウムの問題を抱えていたのに対して、別の素材で安全性を確保しているのが「ニッケル水素電池」です。
ニカド蓄電池と比較して蓄電容量が多く、有害物質を含まないためニカド蓄電池よりも広く普及することになりました。
しかし、ニカド蓄電池と同じく自然放電が大きく、寿命が短いというデメリットがあります。
1-4.リチウムイオン電池の発明
現在、蓄電池・充電池の主流として、ノーベル賞でも注目されたのが「リチウムイオン電池」です。
名前の由来である「リチウムイオン」が電極の間を移動することで充電・放電を行う仕組みとなっています。
現在、リチウムイオン電池はさまざまな電子機器・電気機器に使用されており、1兆円を超える市場規模を形成するに至っています。
最古の蓄電池は2020年時点で約160歳、リチウムイオン電池も30歳くらいです！
2.リチウムイオン電池の特徴
現在、最新の家庭用蓄電池の多くはリチウムイオン電池を使用しています。
では、リチウムイオン電池にはどのような特徴があるのでしょうか？
2-1.小さくて大容量
代表的な特徴は「小さい＋大容量」というポイントです。
小型でありながら蓄電容量が多いリチウムイオン電池は、さまざまな電子・電気機器の小型化に貢献しています。
蓄電池にもそのメリットが活かされており、屋内設置が可能な省スペース設計の家庭用蓄電池もあります。
2-2.寿命が長い
2つ目の特徴は「寿命が長い」ことです。
ニッケル水素電池の寿命はおよそ6～7年ほどであるといわれており、寿命に近づくほど最大充電量が減少するという事態に見舞われます。
一方でリチウムイオン電池は10年以上の寿命があるといわれており、長く使い続けることができるメリットがあるのです。
2-3.「メモリー効果」がみられない
3つ目のメリットは「メモリー効果がない」ことです。
メモリー効果とは、ニッケル系の蓄電池に見られていた現象で、充電された電力を使い切る前に浅い充電を繰り返すことで電池の最大蓄電容量が小さくなる現象のことをいいます。
そのため、ニッケル系の蓄電池は「中の電気を使い切ってから充電する」という使い方をするのが長持ちの秘訣だったのですが、リチウムイオン電池はメモリー効果がみられません。
つまり、電池残量が残っている状態で追加充電をしても蓄電容量に大きな影響を及ぼすことがなく、使い勝手の良い充電方法を実践できるということなのです。
リチウムイオン電池は従来の蓄電池と比較して「高コストである」というデメリットがありますが、利便性の点ではさまざまなメリットがあります！
3.まとめ：歴史を紐解けば今後の発展にも期待できる！
長い時間を費やして蓄電池は進化を繰り返し、現在ではリチウムイオン電池が家庭用蓄電池の主流として用いられています。
今後、リチウムイオン電池のさらなる進歩や、リチウムイオン電池に代わる新しい蓄電池が開発されるようになれば、家庭用蓄電池の性能や価格にも大きな影響を及ぼすことになるでしょう。
家庭用蓄電池の導入をお考えの方は、蓄電池に関する最新の技術情報に対してアンテナを向けておくことをおすすめします。
蓄電池に関するご相談は、ぜひ「蓄電池やりくりナビ」までお気軽にお問い合わせくださいませ！
