1. ◇ 電気化学の基礎の基礎

静電容量が発生する要因としては、 バルクの 金属の 静電誘導、 バルクの 誘電体の 誘電分極、 界面の 電気二重層、 界面の 配向分極があります。

静電容量が発生する要因としては、 バルクの 金属の 静電誘導、 バルクの 誘電体の 誘電分極、 界面の 電気二重層、 界面の 配向分極があります。

回路計の選び方。アナログ式回路計とディジタル式回路計があります ^{6 )} 。 入力インピーダンスはできるだけ高いものをを選びましょう。 ディジタル式回路計の例です。電圧、電流、電気抵抗、周波数などが測定できます。 電流計として使うときは、回路に直列に挿入して使うのが原則ですが、 初心者が回路に並列に入れて破損してしまうことが多いせいか、低価格帯のディジタル式回路計では電流測定機能のついていないものもありますので、購入時は注意しましょう。

© K.Tachibana ^* , C1 Lab.

波形の観察、 振幅 や周波数の測定には、 オシロスコープが便利です。 リサージュの観察もできます。

デジタルオシロスコープには、 アナログデジタル変換器 （ＡＤＣ） が備わっており、 波形を 記録できます。 ＸＹモードにすると、 ＸＹレコーダかわりに使えます。

多機能デジタルオシロスコープでは、 ファンクションジェネレータ、マルチメータ、 スペクトルアナライザの機能が搭載されていて、ポテンショスタットさえあれば、インピーダンスの測定も可能です。

インピーダンスメーターと併用すると間違いがありません。

ダニエル電池の 電池式は上のようです。

電池には電極があります。酸化が起きる極をアノード、還元が起きる極をカソードと呼びます。 以前はアノードを陽極、カソードを陰極と呼びましたが、正極と陽極がまぎらわしいのでアノードと呼びます。 アノードは電流が外部回路から流れ込む極です。カソードは電流が外部回路へ流れ出す極です。 アノード、カソードは電流の向きに注目した呼び方です。 それとは別に正極と負極という呼び方があります。 電位の高い極を正極、電位の低い方を負極と呼びます。 正極、負極は電位の高低に注目した呼び方です。

アノードでは酸化反応、カソードでは還元反応が起きます ^{8 )} 。

©Copyright 2017-2026 K.Tachibana ^* , C1 Lab.

電池式 ： アノード (-) 🪙一円玉 ｜🖐人間 ｜🪙十円玉 (+) カソード

てのひらに、１０円と１円をのせれば、 電気化学の三要素 がそろって、 電池になります。 デジタル式回路計で、 電圧を測定すると、０ではありません。 これが 電池の起電力です。 電流が流れていないにもかかわらず電圧があるのです。 電池では、電流と電圧が、そのまま比例しません。 電池は単なる電気抵抗ではないのです。 化学反応が電気を起こしているのです。 １１円電池は、 ガルバニ電池と言っていいでしょう。

電池は、化学エネルギーを 電気エネルギーに 変換します。

イタリアの解剖学者Lugi Galvani(1737-1798)は、蛙の解剖に端を発した二つの異種金属を接触させたときに流れる電流を動物電気と称した(1979)。 この現象は直ちに同国のAlessandoro Count Volta(1745-1827)により追試され、ボルタの電堆として実証された（1800年3月）。 Galvaniの業績をたたえてこの種の電池を ガルバニ電池と呼んでいる。

小沢昭弥ら、 現代の電気化学 ^{15 )}

© K.Tachibana ^* , C1 Lab.

④ エネルギー化学特論 ④ ⑤ ⑦ エネルギー化学 化学実験Ⅰ CMCR1212 JK0209 ST1128 1017 1224 0216 🖱

セパレータが採用されています。 エジソンの蓄音機にも使われた歴史的な電池です ^{16 )} 。

起電力は、 電解液中の亜鉛イオンと銅イオンの活量が１であるとしたときの 起電力です。 関与する化学種の活量を全て１としたとき、起電力は、酸化還元電位の差になります。

© K.Tachibana ^* , C1 Lab.

電池式 ： アノード (-) Zn |KOH | MnO₂, C| Ni (+) カソード

リチウム電池

固体の酸化剤の 二酸化マンガンと導電助剤の炭素で、 合材を作り、 電解液をほとんど感じさせない程度に、ぱさぱさした電池。 ダニエル電池 と違って、横にしても電解液がこぼれません！

水溶液系の電池の 燃料 負極活物質 は、自己放電しないように 水素過電圧の大きな 亜鉛が使われます。 亜鉛を缶（ 容器）にし、 セパレータに紙を敷いて、正極合材を充填し、集電体として炭素棒を突き刺します。

1950年ごろには、より導電率の大きなアルカリ溶液を電解液に使った アルカリ乾電池が発明されます。 水溶液系の電池は、ほとんどがアルカリ溶液の電解液と亜鉛の負極活物質の組み合わせです。

電池式 ： アノード (-) Li |LiClO₄/PC+DME | MnO₂ ,C |C (+) カソード

乾電池

1971年ごろ、リチウム電池が一次電池として実用化します。 原理的には、乾電池に似ています。 正極は二酸化マンガン、負極を亜鉛のかわりにリチウム金属。 電解液が有機電解液。

© K.Tachibana ^* , C1 Lab.

電池式 ： アノード (-) Cu | C₆Li_x | LiPF₆/EC+DEC | Li_1-xCoO₂ , C | Al (+) カソード

※充電式電池では、充電時にカソードとアノードが入れ替わります。

リチウムイオン二次電池 では、 正極活物質も 負極活物質も、 固相反応にすることでカタチが変形を最小限にしています。 しかし、反応生成物の化学組成が違う以上、密度が変化するので、カタチの変形から逃れることはできません。 カタチの変形によって、固体と固体の 接触状態が変わるため、 電池の内部抵抗の増大の原因になります。

電極は、活物質のほかに、集電体、導電助剤、バインダーなどの 材料が含まれます。

電池は、 活物質を 容器に詰めたエネルギーデバイスです。効率よく電気が取り出せるよう、 正極 合材、負極合材を工夫して詰め込みます。

ジェリーロール構造は、スパイラル電極構造とか捲回型とも言われます。 円筒型電池には、出力重視のスパイラル電極構造のほかに容量重視のボビン電極構造もあります。 * さらに出力重視では、ラミネート型電池に使われる枚葉積層型があります。 * * 電極面積を大きくし、電極間距離を小さくして、電解液による溶液抵抗を減らし、 内部抵抗を小さくします。

リチウムイオン二次電池には、磁気テープで培われた、合材の塗布技術が応用されています。

リチウムイオン電池は、 正極集電体に正極合材、負極集電体に負極合材があって、それぞれ、 正極と 負極となります。 セパレータを介して電解液を挟みます。 活物質、導電助剤、バインダーなどを合材スラリーとして集電体上に、塗布し、乾燥して、電極とします。

正極では、 正極合剤は、 正極活物質、 導電助剤、 バインダー（ ＰＶｄＦ、ＮＭＰ）を混錬したスラリーからなり、 正極集電体に塗布・ 乾燥されている。 電池 の放電時は、 正極活物質にチウムイオンと電子が吸収され（電荷移動過程）、それぞれ導電助剤と電解液を通る。

炭素導電助剤粒子間は、 固固接触 であり、 点接触です。

負極では、 負極合剤は、 負極活物質、 導電助剤、バインダー（ＳＢＲ、ＣＭＣ、水）を混錬したスラリーからなり、 負極集電体 に塗布・乾燥されている。 電池 の放電時は、負極活物質からリチウムイオンと電子が放出され、それぞれ導電助剤と電解液を通る。

等電位線（等電位面）は、平面上（空間中）の電位の等しい点をつないだ線（面）です。 等電位線は、気象の天気図の等圧線、地図の等高線と同じ概念と思ってさしつかえありません。

大きな平行板電極を小間隔で向かい合わせると、電界の強さおよびその方向が、均一になります。 これを平等電界と言います。 でも、板の端の部分では電界が両電極板の外側に出る形になり平等電界ではなくなります。 この現象を端効果たんこうか（縁効果えんこうか）と言います。 https://em.ten-navi.com/dictionary/1763/

◇ 参考文献