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タイトル Re^4: 組電池メンバー選定失敗
投稿日: 2021/06/18(金) 01:31
投稿者としき
参照先http://toshiki.la.coocan.jp/
 番 号 10066    10064 番 文太 さんへのコメント

>  充電池は、蛇口がついているタンクに例えられます。もちろん入る水の量、出せる水の量が
> 電気の量に対応し、充電池の性能・状態を表す。

現象面から見たら全くそのとおりで、こちらに対しての異論はありません。
そうではなく、原理的な方面からの視線を提供してみたいと思います。

充電池に限らず一般的な乾電池の内部構造は、あたかも、豆の煮物のような感じに
例えることができます。
鍋の中に粒が入っていて、煮汁がひたひた。そして、上から落し蓋がかぶさっている。
鍋が負極、煮汁が電解液、豆は正極物質、落し蓋は正極です。

電池の電気を取り出す反応というのは、正極物質の表面で起こります。
つまり、表面積が大きければ大きいほど、一度に取り出せる電流は大きくなる。
電池の並列接続というのは、単純にいうと、表面積が倍々に増えていくことだと思えば
それほど間違いではありません。
そして、通常は放電終止電圧というものがありますが、そんなものを無視して電気を
取り出すと、例えば黒豆を煮た場合、それ以上煮汁が黒くなることができないという、
反応の限界に到達します。化学平衡といったかな、つまりそのとき、電圧はゼロ。

充電地の充電というのは、煮汁に溶け出た黒い成分を、再び豆に吸着させるようなもの。
ところが、充放電サイクルを何回も繰り返すと、いろいろなことが起こります。
例えば、電解液が変質してしまう、なんていうのはわかりやすい。
当然、正極や負極の物質も変化します。
このときの変化のうち、バッテリーのサルフェーションのように、表面だけが変化する
というものも当然あるわけですが、そのほかに、あたかも豆同士がくっつくかのような
変化も発生することがあります。豆を煮ていたと思ったのに、ふたをあけたら出てきたのは
ゆで卵、というのは極端ですが、要は正極物質と電解液が接触できない部分が発生する
こともあるわけです。この部分は当然、反応には寄与しないわけですから、容量の
劣化要因になります。

さて、上記のとおり、反応に寄与しない表面の変質、というのは純抵抗ですから、これが
増えれば内部抵抗の増加となります。
また、正極物質の結合というのも、反応には寄与しませんから、やっぱり純抵抗です。
でも、例えば極端な事例として、正極から負極までの粒が全部くっついた場合を考えて
みます。この場合、ある意味、金属の塊のようなものなわけですよ。
そして、正極から負極まで、変質した表面を数万回も経由する場合と、正極から負極まで
ある単一の物質の中を経由する場合とで、どちらが抵抗値、すなわち内部抵抗が大きく
なるか。
そんなもの、わかるわけがありませんがね。
でも、こういった変化が起こることにより、文太さん曰くの岩部分とかヘドロ部分という
ものが発生することになるのでしょう。

なお、上記の煮豆の例。
別に、煮ない(加熱しない)場合であっても、水の中に黒豆を放り込んだだけであっても
十分な時間がたてば、水に黒い色素が溶け出してきます。
これがいわゆる、自己放電に該当すると考えればそれほど大ハズレではない、かも。

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