充電式乾電池の電圧について素朴な疑問

質問

規格では、（一次電池）乾電池の電圧は「1.5V」充電式乾電池（二次電池）の電圧は「1.2V」となっています何故、乾電池（一次電池）と充電式乾電池（二次電池）の電圧は同じ形状サイズにもかかわらず電圧
が違うのでしょうか、一次電池使用を前提にした機器でも殆どは二次電池でも使用できますが、電圧動作の回路構成機器では不都合な場合も有りますよね！内部抵抗や自己放電の特性が関係しているのでようか。

回答No.5

shintaro-2

電圧が違う理由はすでに回答がある通りです。

普及した一次電池の材料では実用的な充電可能な電池を製造できないので、
違う材料で二次電池を開発したら電圧が違った（使える程度のものを選択したら1.2Vだった）ということです。

>一次電池使用を前提にした機器でも殆どは二次電池でも使用できますが、電圧動作の回路構成機器では不都合な場合も有りますよね！内部抵抗や自己放電の特性が関係しているのでようか。

一次電池の場合は1.5V（1.6ぐらい）から0.9V程度まで使用することを前提に機器が設計されています。
割りに早く電圧が低下するため、1.5Vなんて電圧は短時間しか維持されません（内部抵抗が増大しやすいため）。

それに対して二次電池では1.2V(実際は1.4V近い)電圧からスタートして1.0V程度で使えなくなるような特性です。比較的1.2V程度の電圧が長時間続きます。一次電池の使用条件に近いので互換性が高くなります。

特殊な電池としてパナソニックが松下電器時代に製造販売していたオキシライド電池1.5V(最初は1.7V以上）があります。
この電池を一般的な乾電池を使用することを前提としていた機器に使用すると、機器が壊れたり電池が発熱する等の不具合が発生しています。
http://panasonic.co.jp/ec/info/oxyride/

回答No.4

okormazd

乾電池と充電式電池(充電池)とは材料(電極、電解質)が違います。電池の起電力は、材料によって決まってしまいます。乾電池の材料では安全で効率のよい充電池はできので、材料が違ってくるのです。乾電池は、マンガン電池かアルカリマンガン電池がほとんどで、この公称電圧が1.5Vです。充電池は、ニッケル-水素電池化かニッケル-カドミウム電池がほとんどで、この公称電圧が1.2Vです。ほかの材料・構造のものもありますが、当然起電力は変わるので、たとえば、リチウム-イオン電池の公称電圧は、3.6Vです。
実使用では、乾電池は公称電圧より平均使用電圧は低くなり、充電池は公称電圧より平均使用電圧は高くなるのが普通です。
したがって、質問のように実使用では、どちらを使っても支障がない場合がほとんどですが、用途によっては、不具合があることもあります。
内部抵抗や自己放電の特性は当然違いますが、電池の起電力が違うのは、材料(電極、電解質)の違いによるものであり、構造(積層するとか)によっても違ってきます。

回答No.3

cwdecoder

質問の主旨としては、「なぜ電圧が違うのに、同じ形状、同じサイズの規格が採用されているのか」ということだと思います。

１つには、２次電池は１次電池の代替として使われる需要があることが言えると思います。

電圧が多少違っても使える機器が圧倒的に多いため、大きな需要があるのです。
もし、２次電池を違う形状やサイズにしてしまうと、アルカリ１次電池でも、充電池でもどちらでも使える機器が作れません。

回答No.2

lv4u

>>何故、乾電池（一次電池）と充電式乾電池（二次電池）の電圧は同じ形状サイズにもかかわらず電圧が違うのでしょうか

そんなことを言い出すなら、「単一電池単三電池では、違うサイズなのに、なぜ同じ電圧なんですか？」という質問もありってことになりますよ。
そして、内部抵抗や自己放電なんて全く関係ありません。

回答No.1

Gotthold

電池の電圧は「電極の材料」で決まります。

形状やサイズはまったく関係ありません。
（形状変えただけで電圧変わったらそっちの方がおかしいと思いませんか？）