最近は、充電式の電池類を使う機器が増えてきていますが、100円ショップ（100均）には、安価な乾電池の数本セット品が数多く販売されています。
ダイソーさんの商品で、単1と単3だけをピックアップしてみても・・・なんと、11種類もありました。
このように、日本のメーカーの名前になっていても、普通乾電池は、すべて海外生産されたものです。 しかし、品質も国際標準に沿っているので、基本的な性能は保証されており、安い製品が使えるようになっているのは嬉しいことです。
特に「単3電池」のお買い得感が大きい感じですので、ここでは、アルカリとマンガン電池の単価の違いや、単1と単3での使ったときの寿命の違いなどを知って、乾電池のうまい使い方を考えてみます。
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100円（税別）でアルカリ乾電池が4-5個、マンガン黒乾電池は6-8個も使えるのですから、それらを、うまく使えば、コスパの高い使い方ができる・・・はずなので、実験をしながら、それを考えてみようと思います。
1.電池の大きさによる性能の違い
乾電池の国内トップメーカーの「パナソニック」さんのHPに、乾電池に関する「技術資料」が掲載されています。詳しく知りたい方はパナソニックさんのHPをご覧いただくとして、それを引用して、簡単にその内容を見てみます。
対数目盛になっていて見にくいのですが、これらは、
①使用する時の電流が大きいと、寿命が短くなる
②サイズが大きくなるほど、使用できる時間（寿命）が長くなる
③アルカリ電池のほうがマンガン電池よりも寿命が長い
・・・ということが示されています。
たとえば、サイズ（容量）の小さい単3電池で、200ｍA以上の大電流を取り出して使うと、急激に寿命が短くなっているのが読み取れるのですが、わかりやすいように、この図から、適当に数字をピックアップしてみますと・・・
グラフから読み取った寿命時間
このように、同じサイズのアルカリとマンガン電池では、アルカリ電池のほうが2倍以上長寿命のようです。
数字の見方を変えて、アルカリとマンガン電池の寿命差を見ると、断然、アルカリ電池の長寿命であることがわかります。
流す電流量別の寿命倍率では、単1では2倍以上、単3では3倍以上と、アルカリ電池のほうが長寿命ですし、サイズが大きくなれば単1は単3の6倍以上に長寿命という数字です。
ここで、単1の場合は、上のダイソーさんの販売単価をあわせて考えると、単1アルカリ電池1個が100円に対して、単1のマンガン電池は3個が100円なので、アルカリ電池の寿命がマンガン電池の2.2倍であっても、マンガン電池をうまく使うと、コスパの高い使い方ができそうですね。
単3については、単3マンガン電池は、アルカリ電池の 1/2の価格で寿命は1/3倍 なので、この場合はアルカリ電池のほうがお買い得ということになります。
さらに、各社の品質は別にして、ともかく、個数の多いセット品を選んで、単1マンガン、単3アルカリを使い分けすることがコスパ的には良さそうだ・・・ということのようです。（ベタですが・・・）
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もちろん、ここでは、単1と単3だけの比較ですし、この図では、0.9Vになった時点を「寿命」ととらえているのですが、こちらの記事の実例で見たように、近年の電子機器類は、1.4V程度が寿命の分かれ目・・・になっています。
実際の機器ごとの寿命となると、このグラフのようにはならないということですから、機器ごとの寿命限界を知って、うまく電池の種類を使い分けをしていかなければなりません。
限界寿命での比較は、ここではできませんが、端的に言えば、単価の安いものを買うことが、正解・・・という感じです。
もちろん、使える電池のサイズは、機器によって決まってしまっているので、電池のサイズを選べる自由度はありませんが、私の場合は、単3をよく使うので、ともかく、セット本数の多いアルカリ電池を購入するようにしています。
そうなると、マンガン電池の出番が無さそうですが、現在も、マンガン電池が健在なのは、どういう理由なのでしょうか？
2.電圧回復能力を見る
その1つに、『マンガン電池は、小電力時の回復能力が高い』といわれている「伝説」があります。
「伝説」と書いたのは、必ずしもそうでない・・・ということなのですが、これについては、パナソニックさんの資料になかったために、安価な単3電池を利用して、2つの実験をしてみました。
ダイソーさんの2種類の電池を使用して実験
最初に書いた、アルカリ電池とマンガン電池の特性予想では、大電力で使うと、アルカリ電池が優位ですが、小電力で使用すると、マンガン電池に優位性があると言われていますが、本当に、マンガン電池の回復力が高いことで優位性があるのかどうかを見てみます。
使用時の電圧低下については、「使えば電圧低下する」のは当然です。
他の方のWEB記事でも、「どんな電池でも、負荷をつないで電流を流すと、徐々に電圧（起電力）が低下していくし、電圧低下はマンガン電池のほうが激しい」という内容です。 ただ、電流を流すのをやめると、アルカリ電池もマンガン電池も、徐々に電圧が回復する・・・ということが書かれています。
ここでは詳細は示しませんが、私も長期間の電圧回復を調べたところ、使用直後は回復傾向が強いのですが、数日、数週間・・・と、電池を使わないで長期間放置すると、0.001V/日 ほどずつですが、少しづつ、ずっと回復し続けていることが確認できました。
残念ながら、その回復の数字は極小で、1日以上放置しても、アルカリ電池もマンガン電池も、著しい電圧回復はありませんから、ここでは、「流す電流による電圧低下と初期の電圧回復力」で比較するのが良さそうです。
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ただ、間違ってはいけないのは、「いったん使用して低下した乾電池の電圧は、何時間を放置しても、完全に使用前の電圧に戻ることはありません」・・・ということです。 つまり、電圧低下の程度を小さくするのが大切なことで、大きな電流を長時間使用して、大きな電圧低下のある無しが、電池寿命との関連性が高そうですので、次に、それを調べてみることにしました。
電流を流す時間を変えた時の様子 → （答え）アルカリ電池が優位
ちなみに、小さなDCモーターを回したときの消費電流は150ｍA程度です。
そこでまず、DCモーターを使用することを想定して、オームの法則（電圧＝電流ｘ抵抗）から、1.5Vで150ｍAを流すための負荷抵抗は、1.5V/0.15A＝10Ω と計算できますから、乾電池に10Ωの抵抗をつないで、電流を流す時間を変えたときの電圧降下程度や回復状況を調べてみました。
電流を流す時間が3分→6分→9分・・・と長くなるにつれて、電池の電圧が低下していきますし、それに伴って、流れる電流も少なくなっていくはずです。
10Ωの抵抗器に流れる電流値は約140ｍAで、ほぼ、計算値になっていて、テストでは、単3のアルカリ電池とマンガン電池で、3分・6分・9分間流しつづけたところ、結果は次のグラフのようになりました。（もちろん、時間とともに乾電池の電圧が下がるし、流れる電流も少なくなっていくし、環境の影響もあるでしょうが、ともかく、同じ条件での試験ということで割り切りました）
使用直後では、グラフ左端のように、かなりの電圧低下があります。 予想通り、マンガン電池の低下が大きく、2日後でも、完全には元の電圧には回復していません。 しかし、30分程度放置するだけで、かなり回復しているのがわかります。
この結果をみると、
①通電時間が長くなるにつれて、電圧降下が大きい（アルカリもマンガンも）
②マンガン電池のほうが使用後の電圧降下が大きく、アルカリ電池のほうが電圧低下がは少ない（つまり、アルカリが長寿命）
③比較的大きな電流量（この場合は140ｍA）では、元の電圧までは回復しない（マンガンもアルカリも）
④電圧回復の傾向はマンガン電池のほうが大きいが、回復力はアルカリよりも劣る
⑤48時間程度の放置時間では、完全には、元の電圧まで回復しない
・・・という、予想された結果になっています。
注目する点は、④で、マンガン電池の回復力よりも、アルカリ電池の回復程度のほうが優れているのです。
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この実験では、単3電池をもちいて、やや大きい電流量の実験をしたのですが、次の実験では、流す電流量によって、この傾向がどうなるのかを見てみました。
流す電流の大きさを変えたときの電圧降下と回復 → （答え）アルカリ電池が優位
次に抵抗の大きさを20Ω（電流量は、70ｍA程度で比較的少ない）、10Ω（前回と同じの140ｍA程度モーターを回すときの電流量）、5Ω（単3では、大きすぎるくらいの、240ｍA程度の電流量）・・・と変えてみて、各6分間電流を流したときの電圧降下の様子と、その回復過程を見ました。（ここでの10Ω・6分は上と同条件であっても、全く同じ結果になっていないのは、「実験」ですので仕方ないと考えてください）
ここでも、
①流れる電流が多くなると、電圧の低下が大きくなる（アルカリもマンガンも）
②アルカリ電池のほうが電圧低下が少ない
③1日程度の放置では、元の電圧までは回復しない
・・・という結果です。
③の電圧回復力については、グラフが立ち上がっているマンガン電池のほうが、回復力が高いように見えますが、使用直後の低下電圧は、アルカリ電池よりマンガン電池のほうが大きく、それもあって、最終的に、マンガン電池は、使い始めの電圧に戻っていないので、評価としては、使用後の電圧低下の少ないアルカリ電池に軍配が上がります。
つまり、アルカリ電池のほうが総合性能が高いといえます。
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そうなると、寿命が短い「マンガン電池」は、今後は消えゆく運命なのでしょうか・・・ それは、このあとで調べるとして、「電池の寿命とは何か・・・」について見てみましょう。
電池の優劣や寿命時間は、単純には決められない・・・という答え
以上の単3電池での実験では、流す電流に余裕がある、アルカリ電池のほうが優位でした。
パナソニックさんの資料にあった単3アルカリの寿命曲線の例を下に示します。
ただ、このグラフも1つの実験結果で、電池寿命を、0.8～0.9Vになったとき・・・としていますが、乾電池の寿命を考える場合は、機器ごとに、その使い方にそって評価しないといけないはずなので、このグラフも、1つの結果と見てください。
つまり、①のCDやゲームでは、先に書いた、1.4V以下では使えなくなるのであれば、連続使用では、2.5Hrしか使えないことになりますし、その他の機器についても、LEDであれば、次第に輝度が落ちますし、モーター玩具では、時間とともに、動きが遅くなってきますから、全てに当てはまる・・・というものではないことに注意しましょう。
私の測定した寿命の例（こちら）を紹介しています。
その結果を見ると、デジタルプレーヤーは1.4Vが寿命になり、電池交換マークがでましたし、LED電灯では1.1Vで明るさの限界でしたし、さらに、DCモーターは、電圧が30％低くなると回転が30％落ちた・・・という実測結果でした。
つまり、一律に「＊＊Vが寿命」と決めるのは問題で、個々に寿命を考える必要性が出てきます。
もちろん、これを詳しく調べるのは大変ですが、たとえば、1.2V程度になったときを機器の使用の限界とすれば、上の図で示される寿命としては、このグラフの寿命の、1/4から1/2程度になってしまいます。
この図のCDプレーヤーのグラフは、1時間使用して、次は、翌日に1時間使用する・・・という使い方のデータですし、その他のグラフでも、ほんとうに、0.9Vが寿命の状態かどうかはわかりませんから、このような実験の結果を自分の使用する機器に当てはめる場合は、じっくり見ないと、間違った捉え方をしてしまうことがあるので、注意が必要です。
ただし、かなり短い使用時間で使えなくなるのか・・・と言えば、現実では、そんな感じもしない場合がほとんどでしょう。 だから、「長時間楽しめて数十円」ですから、最近の乾電池は、非常に高性能だということも言えるでしょう。
そうなると、アルカリ電池を基準にすると、マンガン電池は消えゆく運命か？というと、現状では、マンガン電池が販売されていますので、やはり、何かに「優れているところ」があるということですね。それを探っていきましょう。
電池はコスパで選ぶことを考えると面白いですよ
このパナソニックさんの資料は一つの例ですが、実際の電池取り替え時期は、ここに書いてあるよりは、早く交換している可能性が高いといえます。
たとえば、電圧が低下して、動かなくなって電池交換するのではなく、聞いていて音が悪くなる、動作が遅くなる、機能の一部が止まる・・・などのために、もっと頻繁に電池交換をしている可能性もあるでしょうし、その反対で、間欠使用や少電流使用であれば、電圧が回復していて、結構長く使用できている場合もあるでしょう。
子供に与えるおもちゃでは、「新しい電池を入れたおもちゃを動かして、電池が切れて、おもちゃが止まると、当日のお遊びは終了」というようにしているケースもあると思うのですが、そうなると、アルカリかマンガンのどちらかを選択する場合には、電池の寿命やパワーよりも、単価が安いものを求めるのがいいということになります。
例えば、マンガン電池もアルカリ電池も、4本100円の場合では、もちろん、性能の良いアルカリ電池を購入するでしょう。 しかし、ダイソーさんの 単3乾電池 で言えば、最安値のパックは、「アルカリ6本、マンガン8本で100円」ですから、単価にすると、税別で、アルカリ100/6≒16.7円、マンガン100/8＝12.5円 です。
（R5.8月現在のアルカリ最安品は、5本100円のようで、6本100円のアルカリは、長い間、見たことがないのですが・・・そうすると、100/5=20円 対、12.5円の比較になりますね）
おもちゃで、毎日2本の単3を使いきりで使うとすると、アルカリとマンガンでは、30日使うと、（16.7-12.5）ｘ30ｘ2＝252円 円の差ですが、（6本100円ではなくて）平均的な、4本100円のアルカリでみると、マンガン電池との費用差は、30日間で750円の差が出てきます。 こうなると、安いマンガン電池の優位性がでてきます。
また、見方を替えて、上の実験で電力量を考えると、1.5V・140ｍA・6分では、1.5ｘ0.14ｘ6/60≒0.02Wh ですが、たとえば、1日1回程度しか使用されない「玄関チャイム」では、押した時に1000ｍAの大電流が流れるとしても、2秒以下で仕事が完結しますから、1.5/1ｘ2/3600≒0.0008Wh となり、月間電力量にすると極小ですので、そのような使い方では、ほとんど電圧低下も落ちないので、マンガン電池でも問題なく使えるといえます。
つまり、電力をほとんど消費しなければ、単価が安いマンガン電池を使うのがコスパの面で有利といえます。
【どちらがいいかという結論】使用する電力量と価格でコスパを考えるといいのですが、難しいので、間欠使用の玄関チャイム以外は、アルカリ電池を基本に考えるのが良さそうです。
近年の乾電池は、液漏れして機器を痛めることもほとんどなくなりました。 そして、メーカーごとの性能の差はあるにしても、4本100円のアルカリ電池の品質は決して悪いものではありませんし、マンガン電池も、性能はアルカリ電池に劣るものの、コストのやすさで使い道がある・・・ということも、以上から、意識していただけたと思います。
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以上、あまり実用的な実験ではなかったのですが、基本は「アルカリ電池を使う」ようにすればいいのですが、逆に、安いマンガン電池にも使いようがある・・・ということを感じていただければ、費用と時間を掛けて実験をやったことも浮かばれます。
・・・以上は、電池1本の性能を考えたものですが、2本以上を直並列にして使う場合は、覚えておかないといけない注意事項があります。少し長い文章になっていますが、もう少しお付き合いください。
（参考）新旧・異種の電池を一緒に使うのは絶対にダメ
新旧の電池を使うということは、「電圧の違う電池を一緒に使用する」という意味です。 また、異種の電池を使うという意味は、「能力（容量）の違うアルカリとマンガン電池や、サイズの違う電池を一緒に使う」ということです。
これらの間違った使用法をすると、発熱、液漏れを起こして、大変危険という説明をします。
ちょっとむずかしい内容を含みますが、簡単に説明します。
乾電池は、化学反応によって電気を作っているので、電圧が違ったり、電気の作り方が違うものを一緒に使うと、電圧や電流によって、電池内部で変な化学反応が起こる・・・と考えていただくといいでしょう。つまり、『電圧の違う電池を混ぜて使うと、内部で異常な反応が起こるので危険』とイメージしておいてください。
乾電池1本での使用であれば、電圧が低下して、LEDが暗くなったり、モーターが止まる・・・などの問題があるだけで、寿命が来れば、それを取り替えればいいだけです。 電圧が低下するのは、電池内部の抵抗が増えているためです。
1本だけで動くDCモーターのおもちゃであれば、電流を流す力が低下して回転が遅くなり、最後は止まってしまいうだけですから、電圧が少しぐらい低下していても、それなりに使えますし、危険ではありません。
しかし、2本以上をいっしょに使う場合は、電圧の低い電池や、異種の電池が混ざっていると、電圧の差や内部抵抗の差で、内部で変な化学反応が起きて、危険が生じます。
この図は、直列した場合の乾電池を模式的に表していますが、乾電池を使っていくと、電圧（起電力）が低下します。
これは、化学反応の力が衰えて、起電力自体の発生量が落ちてくるか、または、電池内部の抵抗が高くなって、電圧降下を引き起こす・・・の、どちらかの理由によるのですが、2本の乾電池の一方の電圧が低くて、その内部抵抗が高いと、もう一方の電池は、決められた電流を流そうと頑張って、その結果は、両方の電池には、同じ電流が流れるのですが、抵抗が大きくなっている側の電池は、自分の力以上の電流を流すので、無理がかかっています。
その場合は、熱が発生する場合が多いのですが、そのような状態で使用していると、負荷のかかっている電池から、予期しない発熱や、液漏れ、ガスが発生、変形・・・などが起きます。
このように、一方の起電力が低い場合（古い電池を混ぜた場合）や、一方の能力（容量）に差がある（アルカリとマンガン電池を混ぜたり、単1と単2を混ぜるなどの場合）ものを混ぜて使うと、どちらかの電池（普通は力の弱いほう）に余計な負荷がかかって、発熱やそれに起因する液漏れなどの不具合の原因になります。
近年の乾電池は、液漏れ対策も進んでいるのですが、それでも、このような間違った使い方をすると、液漏れや電池の変形が起きて、機器を破損します。
漏れた液は、中性ではなく、特に、アルカリ電池の電解液は、水酸化カリウムなどの強アルカリ性ですので、機器を痛めるし、衣服や体につくと危険です。
だから、必ず、2本以上の乾電池を使う場合は、同じ種類の新品の乾電池を同時に取り替えて使うということを頭に叩き込んでおいてください。
テスターでは買って、電圧が同じだ・・・という場合も、使用してはいけません。
電圧を測って、「まだ使える」というものでも、少しの電圧差があると危険です。（新品のセットを実測するとわかるのですが、セット内の電圧は、0.01V以下の電圧のばらつきで、ほとんど電圧が揃っていますから、両方ともに新品に変えて使う場合は心配はありません）
近年は、輸入電池のおかげで、非常に安価になっているので、少し使っただけであっても、一度使った電池は「使わない」と考えておきましょう。
機器を損傷したり、事故を起こすと、大きな損失です。
また、蛇足ですが、小さな電池といえども、ショートさせたりして、大きな電流を流すと、ジュール熱（電流の熱作用）による発熱によって、液漏れなどが起こりますので、ショートさせたり、正逆を間違えてセットすることのないようにすることも重要です。
間違った使い方をしないことや、廃棄のときには、ショートさせないように、プラス側をテープなどで絶縁しておく・・・などのマナーも頭に叩き込んでおいてください。
（来歴）R4.9見直し 最終R5.8月に誤字脱字を見直し。
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