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蓄電池の基礎知識【ニッケル水素電池】を解説!

公開日:2019/12/01  最終更新日:2019/12/03

現在はいろいろな種類の蓄電池が世間に出回っていますが、中でも有名なものがニッケル水素電池で、こちらを見たことがある・聞いたことがあると言う方は少なくないはずです。特に近年は品質改良に成功して急速に利用の幅が広がっており、知名度が高いタイプとなります。

今回は、そんなニッケル水素電池の特徴について見ていきましょう。

この蓄電池にはどんな特徴があるのか

ニッケル水素電池にはならではの大きなメリットがあり、利用が急速に広まっています。同じような蓄電池にリチウムイオン電池やニカド電池がありますが、これらに比べても勝っている点が多いのです。

まず、早期から利用されてきたニカド電池に比べて、充電容量と使用持続時間は2倍程度に達する製品もあるなど、電池としては優秀となっています。リチウムイオン電池に比べると、この点はやや劣りますが、その代わり費用も安くて安全性も高いと言う点が長所です。

結論としては、3種類中2番目の電池容量を誇り、かつ価格的・安全面でも利用しやすいのが強みとなっています。リチウムイオン電池では加熱発火の恐れがあるので安全回路などの導入が欠かせませんが、こちらのタイプはこの点の問題が少ないのです。

なお、ニカド電池に比べて環境汚染のリスクが少なく、廃棄が容易である点も魅力となっています。従来は自己放電の量がおびただしく、満充電しても1年ほどで勝手に充電残量がなくなると言う大きな欠点がありました。

しかし、2005年に技術革新があって、この問題が解消されたています。研究によってセパレータやマイナス極の素材が問題だと突き止め、これらを変更することで自己放電の低減に成功したのです。

上記のような特徴があるので、乾電池のような一般的に良く使われる製品としても、利用することができます。幅広い場面で目にすることがある他、現在はハイブリットカーや鉄道の構成部品としても活用が進んできました。

どんな仕組みで充電・放電をおこなうのか

ニッケル水素電池は、プラス極に水酸化ニッケル、マイナス極に水素吸蔵合金、そして電解液に水酸化カリウムを用いています。動作の仕組みは簡単に説明すると、まず充電時に水素吸蔵合金に貯められた水素が、通電によって電子を消失していきます。電子を失った水素はセパレータを通ってプラス極の水酸化ニッケルの酸素とくっつき、ニッケルに水が化合した状態になるのです。

そして、充電することで水が酸素イオンと水素イオンに分離し、水素イオンの方は水素吸蔵合金に吸蔵される仕組みとなります。この水素吸蔵合金と言うのは常温でもたっぷりと水素を吸蔵・放出できるのが特徴です。

ニカド電池ではニッケルカドミウムが使われてきましたが、これは環境上の問題があるので、これを変更した形になります。このために、実はニカド電池と仕組みは似ているのです。水素吸蔵合金には従来、コバルトやマンガンが含まれていたのですが、これらが自己放電の量を増やす原因であることが判りました。

そこで、現在は超格子合金と呼ばれる素材に変更されています。これによって使い勝手が大幅に改善され、世間に普及が始まったとも言われています。電解液に用いている水酸化カリウムは不燃性であるため、リチウムイオン電池に比べて発火のリスクが低いです。なお、充放電には水素の移動を伴うだけですので内容液の漏洩を抑制でき、結果的に寿命も長くなりました。

ニッケル水素電池の歴史とこれから

ニカド電池は歴史が古く、1960年代には既に実用化されていました。これに対してニッケル水素電池が実用化されたのは、1990年代のことです。

当時は携帯電話が登場したり、ノートパソコンやデジカメなどの小型の電気製品が急速に広まっていた時代。ニッケル水素電池はこれらの製品が普及するのには欠かせないもので、逆に言えばこのタイプの蓄電池が登場したことで、携帯電話などの普及が加速したとも言われます。

登場した当時から有用性が認められていたのですが、このときはまだ自己放電の問題がありました。これが改善されたのが2000年代のことで、このときには充放電可能な蓄電池として人気に火がつき、家電量販店などで売上を伸ばしていきました。

このような技術革新もあって、旧来のニカド電池に急速に置き換わっており、現在は利用される場面がかなり幅広くなっているのです。現在はリチウムイオン電池の性能改善で、こちらの用途も広がってきましたが、まだまだニッケル水素電池の方が有利な場面も多くなっています。今後はさらなる技術的な改善によって、活躍の幅が広がるかもしれません。

 

蓄電池の一種であるニッケル水素電池について、仕組みや特徴などを紹介してきました。多彩なメリットがあるので、気になっている方も多いのではないでしょうか。もしも蓄電池のことで悩んでいるなら、大阪では相談できる会社が多いため、まずは話を聞いてみると良いでしょう。

他にもタイプがあり、それぞれに特徴があるので、自身のニーズにマッチしたものを選んでもらうのがおすすめとなります。

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