バッテリー(電池)のお話

別項目の防犯CCDカメラ設置に伴い、バッテリーのお話を少々書いてみたいと思います。
何を隠そう、若い頃に勤めていた会社がバッテリー充電器や電源設備を作る会社でしたので、バッテリに関してもある程度の知識はあるつもりです。
ただ・・・、もう20年以上も前のことなのでうろ覚えもありますので、もしウソを書いていてもご容赦下さいね? 大きく外してはいないと思いますが。

バッテリーの分類
1.一次電池;充電できない使い切りの電池
  マンガン乾電池、アルカリ乾電池、リチウム電池、アルカリボタン電池など
2.二次電池;充電して繰り返し使える電池
  ニカド電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、鉛蓄電池、アルカリ蓄電池など
3.その他
  燃料電池、太陽電池

この中で、燃料電池は酸素と水素を化学反応させて電気を作るもので、太陽電池は光エネルギーから電気をつくるものです。
充電&放電する普通に言う「電池」とは違い、どちらかというと発電機に近い系統のものです。
乾電池は通常よく使われますが、長持ちという点では
アルカリ乾電池>マンガン乾電池(赤)>マンガン乾電池(黒) となります。
容量だけでなく、液漏れしにくいという面でもマンガン電池よりはアルカリ電池の方が優れています。
乾電池も大変安く売っていますので、できるだけアルカリ乾電池を使用した方が良いです。 (あまりに安いものは・・・どうか?)
最近ではカメラやVTRなどではあまり使われなくなっているニカド電池では、メモリ効果というものがあるので注意が必要です。
メモリ効果とは、充電した電池を使い切らずに充放電を繰り返していると電池の容量が減少してしまうことです。 これを防ぐには完全に放電してしまうこと
ですが、初期のVTRなどでは無駄に再生しておくなどで放電が必要でした。 その後は、充電器に放電してから充電する機能が付いたりしていましたが
メモリ効果で容量が減少した場合には、非常に小さい負荷(LEDなど)でチビチビ放電してやることが必要でした。
現在では、リチウムイオンやニッケル水素が主流だと思いますがこれにはメモリ効果はありません。 途中で充電してもOKです。
携帯電話ではリチウムイオンが使われていますが、途中で充電できないと困りますもんね?
一次電池、二次電池を問わず、バッテリには自己放電という現象があります。
これは、使わないで放置しておくと自然に少しずつ放電してしまうことです。 非常用の懐中電灯など、新しい電池を入れておいても長い間そのままにして
おくといざ使おうという時に電池切れ・・ということがありますので、注意が必要です。
もう一つ、電池切れで動かなくなったまま放置しておくと(これを、過放電状態と言います)液漏れすることがありますので注意して下さい。
特にマンガン乾電池はケース(缶)の材質構造上液漏れしやすいので、電気をほとんど消費しない時計などが止まった時は早めに交換して使えなくなった
電池を取り外すようにして下さい。 (時計などに付属の電池はマンガンのことが多い)
アルカリボタン電池は、ゲームや電卓などの一部を除いて日付&時間を保持するために使われます。 機器その物を動かすためにはリチウムイオンなどが
使われますが電源を切ったり主電池を交換しても日付が保持されているのは、内部のタイマー回路をこのボタン電池が動かしているからです。
パソコンなども電源を切っておいても、また電源をいれれば正しい時間が表示されます、これも中にボタン電池が入っているからです。 
ボタン電池を外してしまうと当然のことながら、日付&時間設定はリセットされてしまいます。
さて、身近に使っている車のバッテリー(鉛蓄電池)についてですが
普通乗用車では12V、大型トラックなどでは24V、小型バイクでは6Vのバッテリが使われます。 ここでは、12Vバッテリーとして書きます。
鉛バッテリは、「セル」と呼ばれる個体を直列(中学校の理科で習いましたね?、縦に繋げることです)に構成されています。 12Vバッテリーでは
セルを6個つないでいることになります。 バッテリーを透かして(?)見ると、部屋が6個に分かれていることが分かります。
バッテリの容量は「xxAH(アンペアアワー)」という単位で表され、何アンペア(A)の電流を何時間(アワー)流せるかという意味です。 
xxの数字の大きい方が容量が大きいことになり、例えば100AHのバッテリーなら12Wの機器(12W÷12V=1A)を100時間使える計算です。 
が、実際にはバッテリーが放電すると電圧が下がって十分な電流を流せなくなり、機器が動かなくなりますから、上記の計算はあくまで目安にしかなりません。
では、どうすれば現状の電気の量が分かるか・・・?
残念ながら、蓄えられている電気の量を計ることは出来ません。 バッテリー内部の電解液(希硫酸)の比重や電圧を計ることで推定します。
比重計など持っている人はほとんどいないでしょうけど、電圧ならテスターなどで簡単に計ることが可能です。
だいたいの目安は、
 ・10.5V以下;過放電状態、使用を止めてすぐ充電して下さい。
 ・10.5V〜11.5V;そろそろ充電が必要
 ・11.5V〜12.5V;良好、正常な状態です。
 ・12.5V〜13.0Vくらい;満充電状態(充電直後は、これくらいのはずです)
 ・13.0V以上;充電中、または過充電状態
あくまで目安です。 何かをつないで使っている時と何もつないでいない解放状態では電圧も変わります。 使用状態での電圧と考えて良いです。
買ったばかりの新品バッテリーなら、満充電状態なので解放電圧は12.7Vくらいあるはずです。
充電直後は電圧が高いので、解放電圧は10〜20分経ってから計る必要があります。
車本体のバッテリーは、エンジンをかけるためのセルモーターを回したりライト点灯などで使われますが、一度エンジンがかかってしまえばエンジンに
つながっているダイナモ(発電機のこと)で常時充電されています。 エンジンがかかっていない時には放電もしない・・・と思われますが、実際に
は自己放電もあり、暗電流(TVの待機状態みたいなもの)というもので常に放電していることになってしまいます。 
詳しくは知りませんが、最近の車では防犯装置がついていたりリモコンキー(受信部分)があるために、暗電流も大きいようです。
頻繁に車を使う場合は問題ないですが、1週間も2週間もエンジンをかけないことがある方は注意が必要です。
これらのことから、車のバッテリーは容量の大きめのものを積んでおく方が安心です。 同じ12Vバッテリーでも安く売られているものは、容量(AH)が
小さい場合が多いようです。
また、あまり車を使わない場合には、ソーラー充電器等を利用して常に放電した分を充電してやる方が安心です。 自己放電&暗電流を足しても
せいぜい数十mA程度なので小さめのソーラー充電器で十分です。 たまにエンジンをかければしっかり充電されますし・・・
バッテリーの性能は温度によっても変化します、基本的には温度が低いと、動きが悪くなります。 
冬が来る前に弱ったバッテリーは交換した方が良いというのはこの辺りです。
満充電状態(十分に充電されているということ)のバッテリーを普通に使う場合はこれで良いのですが、もしバッテリーが上がってしまったら・・・
ヘッドライトやルームランプの消し忘れやずーーと動かさないまま放置した場合など、意外と簡単に放電してしまいます。ライトは結構電気食っています
ので割りと短時間で弱ってしまいます。 バッテリーが上がった時に電圧を計ると、解放状態でも11V以下くらいまで落ちているはずです。
運悪くこうなってしまったら、すぐに充電が必要です。 上に書いたソーラー充電器では、せいぜい数百mA程度の充電しかできないので上がった場合の
充電にはなりません。
カラになったバッテリー(実際には全てカラになることはまずありませんが)は、まず急速充電というのをやります。 これは、かなり高い電圧(たしか
14〜15Vくらい?)をかけて大きな電流で充電します。 
ガソリンスタンドなどでやる急速充電は1時間足らずで充電する「ため、かなり無理をしているはずです。(バッテリーにためにはNG)
通常は、容量の1/10以下(10時間ほどかかる計算・・)でコツコツ時間をかけて充電した方がベターです。 すぐ使いたい時は仕方ないですけど。
大きな電流で充電すれば、内部にガスが発生してきます。(小さい電流でも出ますけど) 各セルのフタをあけて、風通しのよい場所で行って下さい。 
(確か、可燃性だったと思う)
シール型(密閉型)のバッテリは、このガスの逃げ場が無いためブクブク泡が出るような充電は非常に危険です。 
よく分からない時は、GSなど専門家に頼んだ方が安心です。
急速充電を行ったあと、小さい電流で少しずつ充電を継続すると満充電の状態になります。
高度な充電器になると、電池電圧を検出して自動で最適な状態にする(放電したら自動で充電し、充電が完了したら自動でチョロチョロ充電に切り替わる)
わけですが、車用充電器ではそのような機能はついていませんので、電圧を計りながら充電状態を確かめながら行った方が安心です。
(それほどシビアなものではないので、「だいたい」で問題ないですが・・・)
バッテリーというものは、自分では充電や放電を止めることができません。
放電して弱ってきても(小さい電流であれば)完全にカラになるまで電気を出し続けますし、満充電になっても充電され続ければ頑張って電気を蓄えようとします。
どちらも「過ぎる」と、死にます・・・。 カラの場合はすぐ充電すれば生き返りますけど、充電し過ぎは破裂などの危険がありますから注意が必要です。
扱う人間が「そろそろこの辺で・・」と、気を使ってやるしかないですね?
バッテリ交換の目安は、
 ・セルモーターの動き(音?)が、元気ない
 ・エンジンを切るとヘッドライトがかなり暗くなる
 ・頻繁に充電しないと電圧が落ちてしまう
などです。 出先でバッテリートラブルになると大変ですから、何年かに一度定期的に交換した方が賢明です。
東京では問題なかったのに、気温の低いスキー場でエンジンがかからないなど、可能性がありますので・・
車検や定期点検ではバッテリーも見ているはずなので、真面目に点検出している人は安心ですが。