電気自動車（EV）等の電力源　充電池の仕組みについて

皆さん、こんにちは『エンジニアの未来』編集部　望月です！

ノートパソコン、カメラ、スマホ、電子タバコ、電動自転車・・、身の回りのさまざまなものに「充電池」が入っています。開発当初からさまざまな進化を経て、その技術は電気自動車（EV）に活かされ、現在、電気自動車（EV）用の次世代充電池の技術開発が目覚ましく進歩中です。

そもそも電池の仕組みってどうなっているのでしょうか？　最近の中学校の理科の授業から電池の技術についてわかりやすくお伝えします。

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◆電池で電気が作られる仕組み
電池で電気が作られる仕組みを一言で言うと、「『電子』がマイナス極からプラス極に移動すること」です。その移動で電気の流れ（電流）が生まれ電気が発生します。

電池は電流が発生する仕組みに基づいて、①マイナス極の材料　②プラス極の材料　③電解液　という３つから作られています。電池の中にはこの３つが入っています。

中学生の理科で「イオン化傾向」を習ったのを覚えていらっしゃいますか？覚えるための語呂合わせもありました。これが関係します。(下図参照）

イオン化傾向が大きい金属（下図の左側寄り）を①マイナス極の材料として選択し、逆にイオン化傾向が小さい金属（下図の右側寄り）を②プラス極の材料として選択します。イオン化傾向の差が大きい金属を組み合わせると、「起電力」といわれる”電流の駆動力”が大きくなります。

例えば「リチウム電池」と言われるものは、リチウムをマイナス極に用いた電池です。リチウムが小さくて軽い物質であるため、電池自体を小型化、軽量化でき、電池寿命が長いという特徴があります。

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◆充電池として使われているリチウムイオン電池
リチウム電池の中で、充電できる仕組みを持った電池が「リチウムイオン電池」です。
電池が使用されると、マイナス極で発生した『電子』が電解液で溶けずにプラス極に溜まります。
その後、プラス極からマイナス極に移動することで、繰り返して使用可能となります。

◆次世代向けに開発が進んでいる電池
リチウム電池の次の電池といわれ、開発が進められているのが、「全固体電池」です。電解液を液体から個体にすることで、温度変化に強い、発火リスクが小さいといった安全面の利点があります。また、エネルギー密度が向上し、ガソリン車の給油並みのスピードでの高速充電が期待されています。

以上となりますが、いつもより難しい話になってしまいました。最近の中学生は難しい勉強をされてるんですね。

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