電池は何故液漏れを起こすのか?

最近はどの機器も充電タイプを使っていることが多く、あまり需要のない電池ですが、
災害時や緊急時などに使用するために置いてある家庭が結構ありますよね。

そしていざ使おうと思って出してみると使っていない電池なのに液漏れしていた…。
なんてことも結構ありますが電池は一体どういう状況下で液漏れを起こすのでしょうか。

電池が電気を生む仕組み

私達の生活に密接に関係している電池ですが、そもそもどうやって電気を生み出しているのでしょうか。
中学生の時に化学電池と言って電解質の水溶液に2種類の金属板を入れれば電流を発生させるという事を学んだと思うのですがその仕組みをそのまま利用しているそうです。

詳しくは以下で説明しますがこれは理科の実験で果物電池等で学んだ方が多いのではないでしょうか?

つまり電池の中には液体が入っているということですね。

どう考えても漏れている液体はこの液体で間違いなさそうです。

化学電池の仕組み

電解質の水溶液に2種類の金属板を入れてその2つを導線でつなぐと電流が発生します。

例としてあげるならば薄い塩酸に亜鉛板と銅板を入れると次のような反応が起き、電流が流れます。

亜鉛板『-極』になります。
電子を放出する際に亜鉛板は溶けてしまいます。
この電子を放出する板をアノードといいます。

銅板 →『+極』になります。
水素イオンが亜鉛板から発生した電子を受け取ります。
そのときに水素が発生します。
電子を受け取る板をカソードといいます。

まとめると、この組み合わせの場合では亜鉛板が薄い塩酸の中で溶ける際に電子を放出します。
そして、その電子を水素を発生させながら銅板が受け取ります。

この時の電子の流れを『電流』と言います。

電池が液漏れを起こす理由

上の例を見ると水素が発生しているので、乾電池の中でガスを発生させると電池が膨張して爆発してしまいそうな気がします。

しかし乾電池はそのガスを安全に抜く機構を採用しています。
ですので爆発するととなく安全に使用できるのです。

しかしそガスを抜く機構こそが電池の液漏れの原因となっていました。

使い切った電池も実は…

電池はある程度使うと機器を動かせなくなり、この状態を『電池切れ』と私達は呼んでいますね。

ではこの電池切れの状態の電池はどういう状態なのでしょうか。
機器を動かせるギリギリの状態のことを放電終止電圧と言いますが、この放電終止電圧を超えても電池は機器を動かせないながらも微量な電流を放出しています。

その状態を『過放電』と言います。

放電終止電圧とは

安全に放電を行える放電電圧が電池によって決まっています。

電池はある程度まで放電、もしくは充電すると電圧が急激に低下するという特徴があります。
この状態になると放電する(使用する)ことができなくなります。

放電終止電圧を下回る電圧まで放電した場合は過放電
充電終止電圧を上回る電圧まで充電した状態を過充電と呼びます。

過放電で乾電池に何が起こるのか

乾電池が過放電状態になると、先ほど説明したガスの発生が活発化します。
乾電池には爆発しないように安全にガスを抜く機構があると紹介しましたが、ガスが大量に発生し、安全機構の弁がガスを抜くために開きます。

この時にガスと同時に乾電池に使用されている電解質の液体が漏れ、液漏れを起こすのです。

これは、機器の中に入っている電池の液漏れの原因ですが、新品の電池も液漏れを起こすことがあります。

新品未使用の電池も実は…

電池が電気を生む原理を見て気付いた人もいると思いますが、未使用で包装されている状態の電池にも化学反応は起きています。

つまり、機器を動かすほどの活発な化学反応こそ起こってはいませんが、放電はしています。

これを自然放電、自己放電といいます。

新品電池、そして液漏れへ…

自然放電を続け、放電終止電圧に達した電池にも、機器の中に入っている電池と同じ現象が起きます。

使っていない新品の電池でも液漏れが起こるのはこのためです。

液漏れした時の液体を触ってしまった

動かなくなった機器の電池ボックスを開けると液漏れした電池が入っており、その電池を抜く際にその液体や結晶を触ってしまった…。

なんてことも結構起こりえる話で、実際に結構あると思います。

その時に触った液体は人体に影響はないのでしょうか?

アルカリ電池の場合

アルカリ電池が液漏れを起こした場合、漏れている液は“水酸化カリウム水溶液”という非常に強いアルカリ性の液体です。

この液体は非常に腐食性が強いため組織を破壊します。
取り扱う際には手、皮膚に直接触れないように取り扱わなくてはいけません。

特に飛沫が目に入ると失明する可能性もあるため非常に危険です。

触ってしまったらすぐに手を洗いましょう。
仮に目に入ってしまった場合はすぐに流水で洗い流し、救急車を呼ぶ事も視野に入れて動きましょう。

マンガン電池の場合

マンガン電池が液漏れを起こしていた場合に漏れている液体は、“塩化亜鉛水溶液”という弱酸性の液体です。

もちろん口などに入っても良いという液体ではありませんが、アルカリ電池と比べれば比較的安全な液体です。

しかし、触ってしまったらすぐに手を洗いましょう。
仮に目に入ってしまった場合はすぐに流水で洗い流しましょう。

充電式電池の場合

基本的に今現在多く使われている充電式電池は、ニッケル水素充電池という種類です。

これもアルカリ乾電池と同じく“水酸化カリウム水溶液”ですので、触ってしまったらすぐに手を洗いましょう。
仮に目に入ってしまった場合はすぐに流水で洗い流し、救急車を呼ぶ事も視野に入れて動きましょう。

液漏れを防ぐために

電池が液漏れを起こしてしまうと最悪機器の故障に繋がり、触ってしまうことによる二次被害として人体への影響もあります。

万が一の事態を防ぐためにも、使わない機器の電池は抜き、使用できなくなった電池はこまめに換えましょう。

また、新旧の電池の混合使用をすることにより過放電時の液漏れを早めることになります。
新旧の電池の混合使用もやめましょう。


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