乾電池は1.3Vで使えなくなる　今までの認識を見直そう

乾電池が使えなくなる寿命電圧を知っていますか？　新品の乾電池の電圧は1.6V程度ですが、最近の機器類は機械の性能維持もあって、1.3V程度で使えなくなるのが多いのです。もう一つの重要事項は、電圧や種類の違う乾電池を混ぜて使うと発熱して危険なことですが、もう一度、乾電池の基本知識を再確認しておきましょう。

乾電池の簡単な知識の再確認　乾電池は1次電池なので充電不可

最近は、充電するタイプの電池（2次電池）を使う機器が多くなってきましたが、使い捨ての乾電池（1次電池）を使用する機器類もまだまだ多いようです。　アルカリ乾電池も安価になって、品質の良い外国製品もたくさん販売されていますから、もう一度乾電池の知識を整理しておきましょう。

電池の基礎知識

「電池全般」になると、かなり広範囲になりますが、基本事項を確認しておきましょう。

電池は、使い捨て一回使用の「一次電池」、充電し繰り返し使える「二次電池」、化学反応で電気を発生させる「燃料電池」、太陽エネルギーを電気に変える「太陽電池」などに分類分けされています。

電池工業会のHPで、電池（燃料電池や太陽電池を除く）の国内製造金額をみると、二次電池（リチウムイオン・アルカリ・鉛など）が全体の9割を超えていて、さらにその6割がリチウムイオン蓄電池です。車載用が最もたくさん作られています。

電池の製造数では一次電池（マンガン、アルカリ、空気亜鉛、酸化銀などの電池）が60％、充電して使用する二次電池は40％で、よく使われているアルカリ乾電池は、数量では全電池の24％で最多です。

「アルカリ電池」と一般的に呼んでいるものはプラス極が二酸化マンガン、電解液が強アルカリの水酸化ナトリウムのもので、分類上の名称は「マンガンアルカリ乾電池」といいます。

ここでは、通常の言い方にそって、従来からある普通の乾電池を「マンガン電池」、形状が同じでハイパワーのマンガンアルカリ電池を「アルカリ電池」としています。

色々な電池があるものの、近年の国内の製造割合は、二次電池のリチウムイオン蓄電池やアルカリ蓄電池の産業需要がまだまだ増える傾向ですし、国内メーカーが販売している一次電池の多くも、外国で作られているアルカリ電池が主流になってきており、コスパで考えれば100円ショップのアルカリ電池も捨てたものではありません。

二次電池の「アルカリ蓄電池」とは、わかりやすく言えば、ニッケルカドミウム（ニカド）蓄電池、ニッケル水素蓄電池などの2次電池のことで、大電力で低温に強いことと、電力あたりコストがリチウムイオン電池よりも安価なことで、今後は、産業用のバックアップ電源などの用途向けに生産量の増加が見込まれています。

しかし現在の製造量の主流は「リチウムイオン蓄電池」で、これは、出力が大きく、取り扱いに優れているので、ますます生産量を伸ばしています。　ただ、充電事故がニュースになって気がかりですが、専用の充電器で正しく充電すると問題はほとんど起きません。

一次電池の現在の主流は、使いやすくて安価な「乾電池」のアルカリ電池とマンガン電池です。　これらは汎用性も高いので、ここからは、これらについて見ていきます。

乾電池　マンガン電池はアルカリ電池になっていく？

「乾電池」では、アルカリ電池（分類では「アルカリマンガン乾電池」ですが、ここでは一般的な言い方のアルカリ電池としています）やマンガン電池がよく使われます。

それら以外には、リチウム・酸化銀・水銀・二酸化マンガンリチウム・空気亜鉛などの乾電池の種類がありますが、主流は、単1から単3のアルカリ乾電池かマンガン乾電池が多く使われています。

そのマンガン電池も、安価な外国製アルカリ電池が増えて、外国製品に置き換わってきていますし、すでにマンガン電池は国内では生産されていません。（現状では、マンガン電池は単価が安いことで需要があるのか、多くの日本のメーカーは、外国製やOEM製のマンガン乾電池に自社ブランド名をつけて販売しています）

現在販売されているアルカリ電池・マンガン電池には「水銀」は含まれていないので問題ないのですが、その他の一次電池には水銀が含有するために、水銀が含まれるものの国内製造の禁止や禁輸の方向になっていますので、今後は、水銀を含有する電池は時間とともに消えていくでしょう。

過去には、アルカリ電池は高価だったので、マンガン電池が多く使われていたのですが、現状では、安価な輸入品が多く販売されていて、電池性能もマンガン電池より優れるので、今後はマンガン電池も国内から消えていくことが予想できます。

【乾電池と湿電池】

乾電池は、日本人が明治時代に、時計用の乾電池を作ったのが最初です。　それまでは、「湿電池」が用いられていました。

湿電池は、ボルタの電池などのように、液体の電解液から電気を取り出すもので、それが固形で小サイズの使いやすい乾電池に変化していったのですが、現在使われている、充電しないで使い捨てで使う一次電池のすべては「乾電池」に分類され、湿電池は2次電池しかありません。

【単1・単2・単3の呼び方】

現在、円筒形のアルカリ電池やマンガン乾電池は、電気容量の一番大きい「単1形」から、ミニサイズの「単5形」までが販売されています。

この呼び方は、日本独自のもので、昭和初期頃までの電池は、いくつもの電池を直列にして高電圧を取り出して使用するものが多く、その一つが「単位電池・素電池」といい、その単位電池の「単」をとって、当時に最初に作られた電池のサイズを「単1」としたようで、その呼び方が今も残っています。

その頃は、戦争機運が高まって、英語禁止も加わって、この「単1、単3」などの日本独特の名前が定着してしまったようですが、もちろん、この呼び方は「日本だけ」しか通じないものですが、今後も残したい呼び方と思います。

近年は、外国製の乾電池もたくさん店頭で見かけます。　アメリカでもちいられている「AAやAAA」、国際規格（IEC60086：JIS C 8500）の「L6・L03」などを目にすることもあるでしょう。

ただ、単1や単3に慣れた私達は、国際規格の記号はわかりにくく、当面は「日本読み」でも問題ないのですが、これらの記述は増えてくるので、最低限のことは知っておくほうがいいかもしれません。

【電池サイズの呼称】

アルカリ電池（分類では、アルカリマンガン電池）は「L」、マンガン電池は「表示なし」の表示で、円筒形タイプは「R」から、単3のアルカリ電池は「LR6」、単4マンガン電池は「R03」という・・・などが国際的な呼称名ですが、これらは、アメリカのAA・AAAなどの呼び方とともに、今後は次第に目にする事になっていくでしょう。

ただ、この国際呼称の「6」などの数字は、大きさで分けているのはわかるのですが、JISの資料を調べても、数字の意味がよくわかリません。規格上は、LR6　のサイズなどの詳細は決められて、標準化好きの日本は、すぐそれに従いそうなのですが、「単1・単3」などの日本読みは残ってほしいと思います。

日本の呼称	アメリカの呼称	円筒形アルカリ電池の国際規格呼称
単1形	Dサイズ	LR20
単2形	Cサイズ	LR14
単3形	AAサイズ	LR6
単4形	AAAサイズ	LR03

【アルカリ電池とマンガン電池】どちらも新品の起電力（電圧）は1.6V程度

何度も書いているように、アルカリ電池は、「アルカリマンガン乾電池」という分類名称です。

両方とも、正極が二酸化マンガン、負極が亜鉛で、どちらも同じですが、構造が違い、アルカリ電池には、電解液が強アルカリの水酸化ナトリウムが使われるので「アルカリ電池」と呼ばれます。

アルカリ・マンガンのどちらも新品の電圧は1.6V強で、外形やサイズは同じですが、アルカリ電池はマンガン電池よりも電気を取り出したときの電圧降下が小さい（つまり、「強く長持ち」）というのが特徴です。

そのために、「両者は全く別の電池」と考えて、混合して使うと事故の原因になります。

混合して同時に使うと、内部抵抗の違いから、乾電池内でガスが発生するなどで変形や発熱や、さらにそれに伴う「液漏れ」が発生しやすくなります。

とくに、アルカリ電池は強アルカリの水酸化ナトリウムが漏れ出すと機器を破損するだけでなく、人体に直接に液が触れると危険です。

新品の電圧（起電力）は1.6V以上です。　1.5Vではありません

乾電池はアルカリ電池とマンガン電池が一般的に使用されています。　同サイズ（例えば単3形同士）で比較すると、アルカリ乾電池のほうが電流を多く流すことができます。

乾電池の電圧は1.5V・・・と思っている方も多いようですが、これは「公称電圧」で、新品の乾電池をテスターで測ると1.6V以上あり、むしろ、テスターで測って、1.5Vなら、新品でないことを疑わないといけません。

そして、この0.1Vの違いは、乾電池にすれば非常に大きいことなのです。

多くの精密機器では、1.4Vまで電圧が低下すると、リミッターが働いて使えないことが起こってきますから、0.1Vの電圧の違いは重要になりまです。

新品の乾電池パック（100円ショップで購入した単3や単4の4本や5本セット）の電圧をテスターで測ると、電圧の差（ばらつき）は0.01V以下の非常に均一な電圧見舞っており、パック内での電圧差（ばらつき）はほとんどありません。

メーカーが異なったり、別のパックのものの新品の電圧差を測定しても、0.02V程度の差しかなく、100均の安価な乾電池であっても、乾電池の品質は非常に高いことに驚きます。

そして、私の経験では、新品のマンガン電池とアルカリ電池の電圧は、マンガン電池のほうが新品時の電圧が高いようですし、そもそも構造が違うので、いくら新品であると言っても、マンガン電池とアルカリ電池を混ぜて使うのはよくありません。

アルカリ電池とマンガン電池を混ぜて使ったり、さらに同じ種類であっても、電圧の違う電池を使うと、いずれかの乾電池は発熱や液漏れしやすくなることを覚えておきましょう。

元々乾電池は化学的に内部で電気を作り出しているので、たとえ同じ形状や同じ電圧であったとしても、混ぜて使うことは絶対に避けないといけません。

種類や電圧の違うものを混ぜて一緒に使わないことも頭に叩き込んでおきましょう

外国製の安価品であっても、標準品質は保証されていますし、新品の乾電池では、セット内では「揃った電圧」になっていますので、同じセットから取り出した乾電池を同時に使うようにすれば問題はありません。

ただ、新品であっても、他のパックとではロットの違いから0.02V程度の小さい電圧の違いもあるので、あらたな新品のセットを開封して、新しいセット内のものに統一して使うくらいの慎重さがあってもいいかもしれません。

もっとも、1本だけを使用するなら、正規の電圧がでているのなら、そんなに気にする必要はないのですが、1.4Vで動かなくなる機器も多いので、使いかけのものは使用しないで新品に取り替えるようにしましょう。

乾電池は、使用すると電圧が低下し、使わないと電圧が回復してくる

アルカリ乾電池は、同じサイズのマンガン乾電池に比べて、大きな電流を取り出せるのですが、どんな電池でも、使用すると電圧が低下していきます。また、大きな電流で使えば、電圧の降下も大きくなります。

そして、使わないで休ませると、アルカリ電池でもマンガン電池も電圧が回復してきますが、どれくらいまで回復するのかを実験したところ、新品の電圧までは回復することはありません。

余談ですが、一般には、マンガン乾電池は回復しやすい・・・と言われていますが、私が実験して調べたところは、そうではありません。トータル的にはアルカリ乾電池のほうがコスパが高いので、マンガン電池は消えゆく運命にあると思っています。（→こちら）

乾電池の寿命は気になるのですが、電圧が低下して機器などが正常に働かなくなる時点が「電池の寿命」になるのですが、実は、使うもの（機器）によって変わります。最近の機器は、1.3V程度で使えなくなるものが多くなっています。

そこで、乾電池の寿命例を調べたのですが、驚くほど、高い電圧の時点で使えなくなるというところを参考に見ておいてください。

電圧低下して正常に使用できない状態になる時点が乾電池の寿命

機器が使えなくなる時点が「寿命になる電圧」ですが、過去には「動かなくなる」まで使えたので1.0Vや0.8Vになる電圧を電池の寿命としていたのですが、最近の電子機器類は1本あたりの乾電池の電圧が1.3V程度で使用できなくなるものがほとんどです。

まだまだ使えそうな電圧ですが、1.3V程度で廃棄しなくてはなりませんから、廃棄についても、端子を絶縁しないと危険です。これにも注意してください。

①単4×4本のLEDライトの場合　＠1.2V　で寿命

このLEDライトの電池部分を見ると、単4乾電池4本を使って、5つのLEDが点灯するようになっています。内部の結線などは不明ですが、新品の乾電池の状態では、6.4V（1本あたり1.6V ）で非常に明るく点灯します。

実験では、乾電池ではなく、別の電源を用いて、6.4Vから徐々に電圧を下げていって、その明るさがわかるように写真にとってみたところ、30％の電圧降下すると暗くなりました。

この例では、乾電池1個の電圧で1.1Vになると使用に問題がでてくるということですが、過去には、「電池は0.8Vまで使うことができる」というような「寿命数字（過去に言われていた想定寿命電圧値）」で覚えている方は、「新品電圧の20％電圧低下すると使用に支障が出てくる」というように覚え直すのがいいかもしれません。

音楽プレーヤーでは、電圧低下は音が劣化するので、もっとシビヤーです。

②高音質のハンディレコーダーでは1.40Vで寿命に

これは、単3乾電池1本で動作するPCMレコーダーの例です。

この例では、1.40Vに電圧低下すると、残量表示が「3本から2本に」なり、1.35Vで電池交換のサインがでました。

1.4Vになると音の高音部で音が歪みだして、再生音が悪くなります。つまり、電池がなくなるのが寿命のサインではなくて、電池マークが減りはじめたら寿命だということです。

③DCモーターは、電圧が下がるにつれて回転が低下します

おもちゃなどは、「動けばいい」ということで、しばしば、止まるまで使用していることも多いのですが、おもちゃに使われる「ブラシ付きDCモーター」は、電池の電圧が低下するにつれて、モーターの回転数が低下します。負荷が大きいと、早く寿命になります。

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このギヤボックスと可変電源を使って、電圧やモーター回転数などを測ってみたところ、このモーターの場合は3Vが標準で、3Vの時の電流量は160ｍAでした。

この電流量は単3ではかなり大きい電流で、このモーターを回すと簡単に乾電池の電圧が低下していきます。

そして、この図のように、使うにつれて電圧が低下し、30％の電圧が低下した2.5Vになると、回転数が30％程度落ちています。

この実験は無負荷での回転ですので、電圧が1.5V以下になってもモーターは回っていましたし、乾電池1本あたりの寿命は　メーカーが言っている0.9V以下の、0.75V程度までは使える結果でしたが、負荷がかかるともっと高い電圧でモーターが止まってしまいますから、おもちゃなどの種類によって乾電池の寿命も変わってくるということです。

その他にも、掛け時計や目覚まし時計で止まったときに電池の電圧を測ってみると、1.3V前後で止まって使えなくなっています。

ともかく、昔に言われていたように、1Vや0.8Vになるまで乾電池を使用できるものは少ないでしょう。

もちろん、使用する機器の省電力化などもあって、十分な期間使用できるのですが、1.3Vで使用できなくなるというのももったいない感じもします。

電池は消耗品です。電圧を測定する場合はテスターを常備しておくのが便利です。