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電池の基本構造としくみとは?
電極、電解質、集電体、ショートサーキット
2-1
電子の受け渡しを担う物質
ボルタ電池の誕生以降、改良を重ねることで進化し、現在さまざまな種
類の化学電池が実用化されています。その基本的な構造は、一次電池・二
次電池にかかわらず、電極と電解質から構成されています(図2-1)。
電極には負極と正極の2 つの電極があり、基本的には電極物質には電気
を通し、イオン化傾向が異なる2 種類の金属や金属酸化物が使われていま
す(図2-2)。近年開発された電池では、電極に同じ金属を使ったり、金
属ではない導電体を使ったりしている場合もあります。
負極では負極自身、またはそれ以外の物質から電子を外部回路に供給し
ます(酸化)。この物質のことを負極活物質といいます。正極では正極自
身、またはそれ以外の物質が電子を受け取り(酸化)、これを正極活物質
といいます(図2-3)。つまり電極物質が必ずしも電池反応に関係すると
は限りません。電池によっては、電池反応には関係せずに、反応によって
得られた電子を集めるためだけの集電体が使われています。この集電体に
は、電子をよく導く物質が使われています。
ほとんどの化学電池で使われる重要な媒介
電解質とは、電気を通す液体または固体のことです。ほとんどの化学電
池で液体(電解液・電解質溶液)が使われていますが、近年では二次電池
の全固体電池など、固体の電解質を使った電池も登場しています(4-
16)。
電解質の役割は、電池の酸化還元反応に必要なイオンを、負極と正極の ...