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乾電池は、携帯用電気機器によく使用される電池の一種です。液体電解質を持つ湿式電池とは異なり、乾電池はペースト状の電解質を使用するため、液漏れの影響を受けにくくなっています。
乾電池は、1866年にジョルジュ・ルクランシェが湿式亜鉛炭素電池を開発した後、 1886年にドイツの科学者カール・ガスナーによって開発されました。乾電池の一種は、1887年に日本の発明家屋井前蔵によっても開発されました。
歴史
多くの実験者が、電気化学セルの電解質を固定化して使いやすくしようと試みました。 1812年のザンボニ電池は高電圧乾電池ですが、微量の電流しか流せません。セルロース、おがくず、紡糸ガラス、アスベスト繊維、ゼラチンを使ったさまざまな実験が行われました。[1]
1886年、カール・ガスナーは、湿式ルクランシェ電池の変種でドイツ特許（第37,758号）を取得した。この電池は、自由な液体電解質を持たないことから乾電池と呼ばれるようになった。代わりに、塩化アンモニウムを焼石膏と混ぜてペーストを作り、保存期間を延ばすために少量の塩化亜鉛を加えた。二酸化マンガンの正極をこのペーストに浸し、両方を亜鉛の殻で密封した。亜鉛の殻は陽極としても機能した。1887年11月、彼は同じ装置で米国特許373,064を取得した。 [2]乾電池は1887年、明治時代の日本で発明された。発明者は屋井先蔵である。[3]しかし、屋井には特許を申請するのに十分な資金がなく、[4]日本で最初の電池の特許保有者は屋井ではなく、高橋一三郎であった。ヴィルヘルム・ヘレセンも1887年に乾電池を発明し、1890年に米国特許439,151を取得した。 [3]
ガスナーの乾電池は、以前の湿式電池と異なり、より頑丈で、メンテナンスの必要がなく、液漏れがなく、どの向きでも使用できる。1.5ボルトの電位を提供する。最初の量産モデルはコロンビア乾電池で、1896年にナショナルカーボン社が初めて販売した。 [5] NCCはガスナーのモデルを改良し、石膏をコイル状のボール紙に置き換えた。この革新により、カソード用のスペースが広くなり、電池の組み立てが容易になった。これは大衆にとって初めての便利な電池であり、携帯型電気機器を実用的なものにした。
亜鉛炭素電池（この名称で知られるようになった）は現在でも製造されています。
デザイン
乾電池はペースト状の電解質を使用し、電流が流れるのに十分な水分のみが含まれています。湿電池とは異なり、乾電池は自由液体を含まないため、こぼれることなくどの向きでも動作し、ポータブル機器に適しています。比較すると、最初の湿電池は一般的に壊れやすいガラス容器で、上部の開口部から鉛棒がぶら下がっており、こぼれないように注意して取り扱う必要がありました。鉛蓄電池は、ゲル電池が開発されるまで、乾電池のような安全性と携帯性を実現していませんでした。湿電池は、電解質の流れを阻害すると電流容量が低下する傾向があるため、内燃機関の始動など、高電力消費の用途に引き続き使用されています。
一般的な乾電池は亜鉛炭素電池で、乾式ルクランシェ電池と呼ばれることもあります。公称電圧はアルカリ電池と同じ1.5ボルトです(どちらも同じ亜鉛と二酸化マンガンの組み合わせを使用しているため)。
標準的な乾電池は、通常円筒形の亜鉛 陽極と、中央の棒状の炭素 陰極で構成されています。電解質は、亜鉛陽極の隣にあるペースト状の塩化アンモニウムです。電解質と炭素陰極の間の残りのスペースは、塩化アンモニウムと二酸化マンガンからなる第 2 のペーストで占められており、後者は減極剤として機能します。多くの場合、「高耐久性」として販売されている一部の設計では、塩化アンモニウムが塩化亜鉛に置き換えられています。
種類
一次電池は再充電できず、通常は電池の内部反応によって反応開始化学物質が消費された後に廃棄されます。
二次電池は充電可能で、複数回再利用できます。
参照
参考文献
- ^ WE Ayrton Practical Electricity; A Laboratory and Lecture Course for First Year ... 1897、再版、Read Books、2008 ISBN 1-4086-9150-7、458ページ
- ^ 「ガルバニ電池 - Carl Gassner - 米国特許 373,064」。
- ^ ab 「電池の歴史 1) ヤイ乾電池」www.baj.or.jp。 2017年9月1日時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年4月18日閲覧。
- ^ “三菱電機FA 第1回先針人に学ぶ屋井先蔵 電気の時代を先取りし「順番王」と呼ばれた発明家文化・教養 FA羅盤”. www.michielectric.co.jp (日本語) 。2020年4月18日に取得。
- ^ 「コロンビア乾電池」。国立歴史化学ランドマーク。アメリカ化学会。2014年2月21日閲覧。