ニッケルカドミウム電池

ニッケルカドミウム電池の概要と構造

ニッケルカドミウム電池とは、陽極にオキシ水酸化ニッケル、陰極にカドミウム、そして電解液に水酸化カリウム水溶液を用いたアルカリ蓄電池の一種である。一般的にはその電極材料の名をとってニカド電池、あるいはニッカド電池という通称で呼ばれることが多い。

繰り返し充電して使用できる二次電池として歴史の古いもののひとつであり、過酷な使用環境にも耐える堅牢性を持っている。定格電圧は1.2Vであり、一般的な乾電池であるマンガン電池やアルカリ電池の1.5Vと比較すると若干低い電圧特性となっている。

優れた瞬発力と寒冷地特性

リチウムイオン電池などの新しい電池が登場した現在でも、ニッケルカドミウム電池は淘汰されていない。瞬間的に大きな電流を流すことができる大電流放電特性と、低温環境下での動作安定性に優れているためである。

内部抵抗が非常に小さいため、短時間に大きなパワーを必要とする電動工具や、非常時に確実に点灯しなければならない誘導灯や非常用照明器具の予備電源として、現在でも多くの建物設備で使用されている。また、マイナス20度といった過酷な低温環境でも性能低下が少ないため、寒冷地での屋外機器用としても信頼性が高い。

メモリー効果とその対策

ニカド電池を運用する上で大きな欠点となるのがメモリー効果と呼ばれる現象である。これは、電池の容量を使い切らないうちに継ぎ足し充電を繰り返すと、その継ぎ足した地点を放電終止電圧であると電池が記憶してしまい、見かけ上の容量が減少してしまう現象を指す。

メモリー効果が発生すると、まだ電池に残量があるにもかかわらず電圧が急激に低下し、機器が動作しなくなってしまう。これを解消するためには、一度電池の残量を限界まで使い切ってから満充電を行うリフレッシュ充電という作業が必要となる。最近の充電器には、この放電機能を自動で行うリフレッシュ機能付きの製品も存在する。

環境負荷とリサイクル

ニカド電池の負極に使用されているカドミウムは、人体や環境に対して有害な物質であり、イタイイタイ病の原因物質としても知られる特定化学物質である。そのため、使用済みのニカド電池を一般ゴミとして廃棄することは厳禁とされている。

資源有効利用促進法に基づき、ニカド電池はリサイクルが必要な製品として指定されており、黄緑色のリサイクルマークが表示されている。廃棄する際は、電極をテープで絶縁した上で、家電量販店やホームセンターなどに設置されている充電式電池リサイクルボックスへ投入し、適切な処理ルートに乗せることが義務付けられている。

カドミウムは環境負荷が非常に高く有害物質として分類されるため、カドミウムを水素吸蔵合金に置き換えた「ニッケル水素電池」が普及している。