乾電池

概要

一次電池は、乾電池と、電解液を液状のまま使う湿電池に分けられるが、現在の一次電池はほぼ全て乾電池である。
文字どおりには、一次電池以外の化学電池である二次電池や燃料電池も、湿電池と乾電池に分けられるが、これらの用語は一次電池に限って使う。二次電池では、それぞれに当たるものを開放型・密閉型と言う。
乾電池は基本的に充電ができず、放電後に機器を動かすには電池の交換が必要なため、寸法・電圧などが国際電気標準会議のIEC 60086（日本ではJIS C 8500）で規格化されている。日本で実際に「乾電池」として売られるものはその内、通称単1形 - 単6形・9V形などと呼ばれる一部である。それ以外は、小型のものは「ボタン型電池」、それ以外は「リチウム電池」のように電池系で呼ばれる。以下では、この狭義の「乾電池」について主に述べる。

乾電池の構造

一次電池の内部構造には、次のような種類がある。

マンガン乾電池

使用により徐々に電圧が低下するが、電流を止めると一時的に起電力が回復する。
大電流を流せないため、時計（置時計、掛時計）や（CDラジカセなどの）バックアップメモリー用のように小電流で連続動作させるもの、ドアチャイム・石油ストーブの点火&消火時臭い取り機構・デジタル体重計・電卓・各種リモコンなどのように間欠的な動作を行なうものに適する（但しリモコンの場合、音声認識機能などを有する多機能モデルは「短寿命のマンガン乾電池は使えず、必ず長寿命アルカリ乾電池を使うよう指示」されている機種もあり）。

アルカリ乾電池

マンガン電池に比して長時間安定した電圧・大電流を維持し、電流を止めると一時的に起電力が回復する。近年の大電流モデルほど、寿命を迎える時の電圧降下は急激な傾向。
デジタルカメラ・エレクトロニックフラッシュ・携帯テレビ・小型の携帯電話&スマートフォン充電器・バックライト付き液晶ディスプレイを備えた携帯オーディオ機器（ポータブルMD、ポータブルCDプレーヤー、ポータブルレコードプレーヤー、MP3プレーヤー、CDプレーヤー付きラジオ、ポケットラジオ、ポータブルリビングラジオ、CDラジカセ、テープレコーダー、ICレコーダー）・電動玩具（電池で動く車、電車、動物）・懐中電灯・電動シェーバー・拡声器・小型の楽器アンプ・携帯用小型扇風機など大電流で連続動作させるものや、電波時計・エアコン&温水洗浄便座のリモコン・ガス器具（ガステーブル・瞬間湯沸かし器・バランス型風呂釜など）や石油風呂釜の点火&安全装置・ワイヤレスマウス&キーボード・ワイヤレスマイクなど電圧が降下すると機能に影響したり動かなくなったりする機器に適する（「短寿命のマンガン乾電池は使えず、必ず長寿命のアルカリ乾電池を使うよう指示」されている機器もある）。

ニッケル乾電池

デジタルカメラなど高電圧を要求する機器に向く。初期電圧が一般の乾電池よりも高く1.7V程度あり、負荷をかけてもそれを維持するため、特に消費電力の大きなデジタルカメラで実力を発揮する。
東芝製のニッケル電池(GigaEnergy)はデジカメ専用となっていた。電圧の問題から、一般用途に広く販売していたパナソニック製ニッケル電池（オキシライド）では、懐中電灯など一般の機器を傷める事例が相次ぎ、短期間のうちに生産を終了した（後継は「EVOLTA」及び「EVOLTA NEO」）。高い電圧に比して容量は少ない。

リチウム乾電池

大容量で大電流を維持できる。また、極めて自己放電が少なく長期間の使用に耐える。
出力モーターやデジタルカメラなどからデータ保持用まで、大電流・小電流問わず使用可能。電池本体が軽く、本数を多く使用するカメラ用ストロボなどの機器にも有用。対応する温度域が広く、低温に強い。

酸化銀電池

1.55V。主に写真機などの露出計や薄型電卓の電源など。

水銀電池

主に写真機などの露出計の電源など。古い写真機に多く使われていたが、環境問題から生産中止となった。必要な機器向けに代用スペーサーが作られている。

二酸化マンガンリチウム電池

3.0V。メモリの起動用電源、釣り用の浮き、フィルムカメラのデート機能、携帯ゲーム機など。

空気亜鉛電池

1.4V。耳掛式及び耳穴式、眼鏡と一体化されている補聴器の電源として使われている。

規格別の主な用途

懐中電灯や乾電池で動作するおもちゃのような電力消費の大きいものには単1形や単2形が多く使われ、ラジオなどの小型の電子機器には単3形や単4形が広く使われる。単3形を基準にすると、単4形の電池容量は約半分、単2形は約3倍弱、単1形は約5 - 6倍となる。主流は単3形だが、近年機器の小型化が進んだ事や電力消費が抑えられている事もあり単4形の流通量が増え、単1形、単2形は減っている。単5形は小型のライトや防犯ブザーに使用される。

梱包方法

大半の乾電池は「2本1セット」で販売されており、パナソニックなどの大手メーカーは（使う分だけ切り離して未使用品と区別できるよう）シュリンク包装ビニールへミシン目を縦に入れている。量販店では「最大20本または30本を1セットとしたお買い得パック」も販売されている一方、100円ショップでは単1・単2を中心に「1本パック」で販売されている製品もある。

液漏れ

アルカリ電池に起きやすいとされる液漏れは、過放電によって更にその確率が上がる。過放電とは、機器を作動させることができない電圧（通常0.9V が基準）になること。これにより、乾電池内に水素が急速に発生し、内圧上昇による破裂を防ぐため、安全弁が開く構造になっている。このとき水素と一緒に内液が放出される。また、マイナス側端子の損傷も原因の一つ。度重なる改良が行なわれているが、現在でも基本的にはどの電池にも起こりうる。異種電池の混用によって、先に寿命を迎えた電池が過放電ないし逆充電状態に置かれて引き起こされることもある。マンガン電池が相応とされる微弱電力機器（時計など）にアルカリ電池を入れた場合、結果的に長期間の使用となり液漏れを誘発することもある。何らかの理由でいったん液漏れが発生すると、アルカリ電池の場合は電解液が水酸化カリウム等の強アルカリのため、漏れた液に触れば化学火傷を起こし、目に入れば失明のおそれもある。また、電池の種類を問わず液漏れは金属腐食の原因となるため故障が起こりやすい。
一時期、複数の大手メーカー製乾電池で、製造後の一定期間内に通常の使用方法で液漏れを起こし機器が使用不能になった場合に修理費などの補償を謳っていたことがあった。現在でもマクセルのボルテージやFDKのリモコン専用電池（商品名は「私はリモコン用の乾電池です！」）、酸化銀電池で続いている。

使用推奨期限

1993年以降に発売された乾電池の多くには、使用推奨期限が刻印されている。使用推奨期限は、使用開始を推奨する期限を示した物であり、期限までに使い終わることを推奨しているわけではない。期限は製造時から数年程度が一般的。ほとんどのメーカーが、マンガンは単1、単2が3年、単3から単5が2年、6F22が1年半となっている。アルカリは単5と9Vを除いて5年が多くなっているほか、近年のモデル（富士通 Premiun G、maxell ボルテージ、パナソニックエボルタ、東芝インパルスなど）では10年となっている（100円ショップで販売されているアルカリ乾電池には7年のモデルもある）。リチウム電池では米国エナジャイザー社のアルティメットリチウムで15年となっている。

使用済み乾電池のリサイクルと廃棄

家電量販店をはじめとした回収体制が確立している充電池に比べると認知度は劣るが、乾電池はリサイクルの対象である。一例として、回収された使用済み乾電池は、資源化施設に運ばれた後製錬され、亜鉛合金、電気亜鉛、鉄等に再資源化される。一般に、自治体が担っている場合が多く、公共施設の入り口付近に回収ボックスが設置されている場合が多い。マンガンなどの希少金属を再生・再資源化するために拠点回収するなど、蛍光灯等の有害ゴミと同様に回収する市町村・小売店も多い。
現在日本で生産されている乾電池には水銀が含まれていないため、廃棄する場合は、特に大都市部などでは不燃ゴミとして回収しているところが多く、これらの地域のホームセンターや家電量販店などでは乾電池の正しい使用法を啓発するビデオや手引書の中でも、粘着テープ等で電極を絶縁してから不燃ゴミとして廃棄するように示されている。

水銀0使用

『水銀0使用』(No mercury added) とは原料として水銀を使っていない（添加していない）の意味。日本では、マンガン乾電池は1991年、アルカリ乾電池は1992年から、水銀は使用されていない。ボタン形酸化銀電池（型番がSRで始まるボタン電池）は、無水銀化した物を2005年にソニー株式会社が商品化させた。アルカリボタン電池（型番がLRで始まるボタン電池）は無水銀化したものが2009年から販売開始された。
ただし生産設備が水銀使用電池と共用であったり、水銀使用電池からリサイクルされた電池素材を使用するなどして、微量の水銀が検出されることもある。
2013年時点でも無水銀化を達成していない酸化銀電池やアルカリボタン電池がわずかに流通している。
EU域内ではRoHS指令およびWEEE指令により、水銀0使用を達成した乾電池であっても回収・リサイクルが義務づけられており、製品にはゴミ箱のアイコンに×マークを付されている。
特にボタン電池では水銀の使用有無が本体に記載されていないことも多く、販売時のパッケージから取り出したあとは水銀含有電池との見分けがつかないことが多いほか、前述した理由により、水銀0使用を謳う電池であっても微量の水銀が含まれていることがあることなどから、EU域内に限らず、乾電池やボタン電池は一般ゴミとして廃棄するのではなく回収・リサイクルに回すことが望ましい。