バッテリーの意味-定義、コンポーネント、材料

定義

一般に、バッテリーは、取り付けられた1つまたは複数のセルの集合として知られているため、バッテリーを介して電流を流すことができます。

技術的には、一時的でポータブルなエネルギー源を提供するものはすべてバッテリーと呼ばれます。これは、両端の間に電位差を生じさせることによるバッテリー機能です。一方はアノードである最大の電気エネルギーを持ち、もう一方の端はカソードであるゼロの電位差を持っています。電気エネルギーは、電位差の大きい領域から電位差の小さい領域に流れます。電気デバイスに接続すると、バッテリーは電子をそのデバイスに流し、電力を供給してバッテリーに戻し、サイクルを完了します。この現象を連続方向と呼びます。

バッテリーのコンポーネント

バッテリーは3つの主要コンポーネントで構成されています。

1.アノード

2.カソード

3.電解質

アノード端子

アノードはバッテリーのマイナス端子です。アノードのもう1つの一般的な名前は還元電極です。アノードが行うことは、その端子から電子を放出し、それが外部回路を通ってカソードに向かって流れることです。アノード端子は、電子を放出するときに電気化学反応を酸化します。

カソードターミナル

カソードはバッテリーのプラス端子です。陰極端子は酸化電極とも呼ばれます。カソードは、外部回路を流れる電子を取得します。カソードが電子を獲得すると、電気化学反応で還元が起こります。

電解質

電解質は、バッテリーの3番目で、おそらく最も重要な部分です。電解質は、バッテリー内でイオンを輸送するための媒体を提供する主要な媒体です。電解質がないと、アノード端子とカソード端子を接続できません。したがって、反応はまったく起こりません。電解質は主に、イオンを運ぶ塩がいくつか添加された水などの液体と見なされます。 AAAなどの小型の従来型電池には固体電解質が含まれていることに注意してください。

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バッテリー内のコンポーネントの機能

バッテリーは、電解質と呼ばれる端子間に化学物質が存在するために機能します。電解質は、バッテリー内のアノードとカソードと協力して化学反応を引き起こします。その結果、アノードに過剰な量の電子が堆積します。アノードへの電子の余剰堆積により、電位差が生じます。バッテリー内の電荷を中和するために、アノードは余分な量の電子を放出する必要がありますが、これは電解質では実行できません。それを行う唯一の方法は、陰極に接続されている導線を使用することです。

時間の経過とともに、バッテリー内で発生する化学反応は弱くなり、最終的には停止します。その結果、アノードに余剰電子がなくなり、電位差がゼロになり、バッテリーは電子を伝導しなくなります。これは、バッテリーが切れていると言う段階です。

二次電池は通常の電池と同じですが、若干の違いがあります。従来のバッテリーでは、上記の化学反応は元に戻せません。化学反応は一方向にのみ起こります。対照的に、充電式電池に外部ソースが設けられている場合、化学反応が逆転する可能性があり、その結果、逆の電子の流れが生じる。外部電源を切ると、バッテリーは再び独立して電気を通すことができます。

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電池の製造に使用される材料

電池の製造は思ったほど簡単ではありません。典型的なバッテリーを作るのに使われる要素は非常に多様で、地殻から収穫されます。バッテリーは、そのさまざまな部分を構築するためにいくつかの異なる要素を使用します。以下は、電池の製造に使用される主な材料の一部です

アルミニウム

アルミニウムは、地球の地殻に見られる3番目に豊富な材料です。アルミニウムは、特にリチウムイオン電池で電池を製造する際に非常に重要です。リチウムイオンは、最も使用されているバッテリータイプの1つです。アルミニウムは、リチウムイオン電池の陰極の製造に使用されます

アンチモン

アンチモンは、紀元前3000年頃に発見された脆い元素です。鉛蓄電池の製造に関しては、アンチモンは非常に重要です。アンチモンは、鉛蓄電池に使用されている鉛板を補強するために使用されます。

カドミウム

ドイツで発見されたカドミウムは、亜鉛の生産の結果として得られる副産物です。カドミウムの主な目的は、ニッケルカドミウム電池のアノードを作ることでした。ただし、有害物質のため、商用利用は禁止されています。

塩化

塩化物は負に帯電したイオンです。塩化物は主に電池の電解質に含まれています。塩化物はそれを良い導体にする特性を持っています。

鉄

鉄は、地球の地殻に見られる最も豊富な元素の1つです。純粋な状態で見つかった鉄は比較的柔らかく、炭素を加えることで硬化させることができます。電池の世界では、鉄はリン酸鉄リチウム電池の製造に使用されています。

鉛

鉛は、地球の表面で見つかった最も有毒で最も有毒な元素の1つです。その主な用途は鉛蓄電池の製造です。

マンガン

マンガンは、電池の製造に使用される最も重要な元素の1つです。マンガンは、リチウムイオン電池、アルカリ電池、マンガン乾電池の陰極として使用されます。

ニッケル

ニッケルは光沢のあるホワイトメタルです。ニッケルは、市販の電池の正極の製造に広く使用されています。

銀

銀はより柔らかい金属の1つです。銀も自然に発生します。ただし、銀のほとんどは、金、鉛、亜鉛の精製の副産物として得られます。銀は銀亜鉛電池の製造に使用されます。

ナトリウム

地殻中の元素の豊富さの観点から、ナトリウムは6番目に立っています。ナトリウムは主にリチウム硫黄電池とナトリウム硫黄電池の製造に使用されます。

亜鉛

亜鉛の化学的性質はマグネシウムに似ています。亜鉛は、その電気化学的特性により、電池の製造に大規模に使用されています。

他のいくつかの要素は、何らかの方法で電池の製造に使用されます。これらの資料には次のものが含まれます

• バナジウム

• チタン酸塩
  

• 錫
  

• タンタル
  

硫黄