二次電池の性能比較 作動電圧、エネルギー密度、寿命、作動温度範囲、安全性の比較
二次電池、つまり充電可能な電池にはいくつか種類があり、ニッケル・カドミウム電池（ニッカド電池）、ニッケル・水素電池、鉛蓄電池、リチウムイオン電池、ナトリウム硫黄電池、レドックスフロー電池などが挙げられます。
各々の電池は実用化されており、それぞれ長所、短所があり、用途により使い分けられます。
こちらのページでは、
・二次電池の性能の項目と比較（作動電圧とエネルギー密度）
・二次電池の性能比較（寿命、作動温度、安全性）
二次電池の性能の項目と比較（作動電圧とエネルギー密度）
二次電池の性能としては、作動電圧やエネルギー密度、出力特性、寿命、コストなどが挙げられます。
以下にこれらをまとめた表を示します。
作動電圧の比較
まず、作動電圧の比較をしてみましょう。
作動電圧は正極の作動電位と負極の作動電位の差であり、使用する活物質の種類や内部抵抗の大きさにより変化します。
一般的な、ニッケル水素電池では平均作動電圧が1.2V、鉛蓄電池2.0V、リチウムイオン電池2.4～3.8V程度、ナトリウム硫黄電池（NAS電池）2.1V、レドックス1.4Vとなり、リチウムイオン電池の作動電圧が非常に大きい値を示します。
ちなみに一次電池であるマンガン乾電池やアルカリマンガン乾電池では、1.5V程度となります。
エネルギー密度（質量エネルギー密度、質量エネルギー密度）
次にエネルギー密度について比較してみましょう。
エネルギー密度とは、作動電圧×電池の容量÷電池の質量もしくは体積で表される量であるため、上述の作動電圧が高いほどエネルギー密度も高い傾向にあります。
質量エネルギー密度は、ニッケル水素電池60～120Wh/kg、鉛蓄電池20～35Wh/kg、リチウムイオン電池150～200Wh/kg、ナトリウム硫黄電池100～200Wh/kg、レドックスフロー電池10～30Wh/kg程度となります（同じ種類の電池でも大きく値は異なります。）
体積エネルギー密度は、ニッケル水素電池140～300Wh/kg、鉛蓄電池50～90Wh/kg、リチウムイオン電池200～400Wh/kg、ナトリウム硫黄電池150～250Wh/kg、レドックスフロー電池15～40Wh/kg程度となります（同じ種類の電池でも大きく値は異なります。）
一般的に体積エネルギー密度の方が質量エネルギー密度の方が値が大きくなります。
関連記事
作動電圧、内部抵抗とは？
端子電圧と正極の作動電位と負極の作動電位の関係
平均作動電圧とは？
マンガン乾電池とは？
アルカリマンガン乾電池とは？
ニッケル・水素電池の構成と反応
鉛蓄電池の構成と反応
リチウムイオン電池の構成と反応
ナトリウム硫黄電池（NAS電池）の構成と反応
レドックスフロー電池の構成と反応
二次電池の性能の項目と比較（寿命と作動温度範囲、安全性）
寿命の比較
寿命は使用条件により同じ電池でも大きく変化します。例えばリチウムイオン電池では常温より高温になるほど劣化が大きくなることが知られています。
他にも同じ種類の電池でも構成材料や組成など電池の設計により変化しますが、一般的に期待される各電池の寿命の比較をしてみましょう。
寿命は、ニッケル水素電池500～1500サイクル、鉛蓄電池5～10年、リチウムイオン電池10年、ナトリウム硫黄電池15年、レドックスフロー電池10年程度となります（上述のよう同じ種類の電池でも大きく値は異なります。）
そのため、最終製品に電池を使用する際に最終製品における使用条件を想定した寿命評価試験を行う必要があります。
作動温度範囲の比較
作動温度範囲は、ニッケル水素電池、鉛蓄電池、リチウムイオン電池は気温と同等程度サイクル、ナトリウム硫黄電池では300℃程度、レドックスフロー電池では10～40℃程度です（上述のよう同じ種類の電池でも大きく値は異なります。）
ニッケル水素電池や鉛蓄電池と比べますと、リチウムイオン電池の方が作動温度範囲は大きい傾向にあります。
-10℃～60℃程度まで作動温度範囲を保証しているものもあります。
ただし、充電時と放電時の作動温度範囲や通電条件が制限されている場合もあり、例えばリチウムイオン電池では低温下で急速充電を行うと電析と呼ばれる現象が起き、電池として機能しなくなる場合がありますので、きちんと電池の取り扱い説明書を見て作動温度範囲の確認を行うことが重要です。
安全性の比較
最近では、リチウムイオン電池の発火事故なども多く発生し、電池の安全性への関心がみなさん高まっているかと思います。
安全性は、ニッケル水素電池、鉛蓄電池、レドックスフロー電池は非常に高く熱暴走に至るおそれが低いです。
リチウムイオン電池やナトリウム硫黄電池では使用する構成材料の関係から、熱暴走に至る危険性があります（各々の詳細ページのご参照お願いします）。
そのため、熱暴走に至らないようにシステムでの保護や電池自体の安全性を高める動きが進んでいます。（正極活物質にリン酸鉄リチウムを使用したり、負極活物質にチタン酸リチウムを使用したり、電解質に全固体を使用しようと試みたりが行われています）。
リチウムイオン電池やナトリウムイオン電池を導入する際は、各種安全性試験をきちんと行った上で導入するようにしましょう。
関連記事
ニッケル・水素電池の構成と反応
鉛蓄電池の構成と反応
リチウムイオン電池の構成と反応
ナトリウム硫黄電池（NAS電池）の構成と反応
レドックスフロー電池の構成と反応
電析とは何？電析と安全性
リチウムイオン電池の発火時の対処・消火方法は？水をかけても大丈夫？
二次電池の性能比較 作動電圧、エネルギー密度、寿命、作動温度範囲、安全性の比較 関連ページ
- 電池関連の用語まとめ
- 容量（Ah,ｍAh容量）,組電池の容量,セルバランス,DODとは？
- 【電池の容量】mAh,Ah（アンペアアワー）からWh（ワットアワー）に変換する方法【飛行機持ち込み160Wh以下かどうか判定する方法】
- 放電終止電圧、充電上限電圧とは？
- 【電池設計の基礎】電池設計シートを作ろう！1 容量の設計
- 【エネルギー密度の計算】多孔度と真密度から電極の厚みを計算してみよう！
- SOH（電池の基礎用語）とは？
- 電池の容量の計算方法
- リチウムイオン電池の組電池とは？組電池の接続方法と容量、電圧
- Wh容量、SOC-OCV曲線、充放電曲線とは？【リチウムイオン電池の用語】
- 電池の評価に使われている1C,2Cとは何のこと？時間率とは？○
- 電池の充放電効率（クーロン効率）とは？
- 容量維持率とは？サイクル試験時の容量維持率
- サイクル試験とは何？一般的なリチウムイオン電池のサイクル試験条件と結果【リチウムイオン電池などの二次電池の用語】
- サイクル試験と温度の関係性は？サイクル試験とSOCの幅の関係性
- フロート充電・フロート試験とは何？一般的なフロート試験条件と結果
- 【電池発火時の対処・消火方法】リチウムイオン電池が発火した際、水はかけるべき？
- 【電池はなぜ発火する？】リチウムイオン電池の発火メカニズム（原理）
- トリクル充電とは？
- CC充電とは？
- CCCV充電とは？
- パルス充電とは？鉛蓄電池に使用すると寿命が延びる？
- 【図積分】CC充電、CCCV充電時の充電電気量の計算方法
- 電池はどうやって捨てる？電池の廃棄方法（捨て方）は？
- SOC-OCV曲線から充放電曲線をシミュレーションする方法
- リチウムイオン電池の取扱い上の注意点
- リチウムイオン電池を長持ちさせる方法【寿命を伸ばす方法】
- リチウムイオン電池の充電時に対応していない充電器を使用した時の危険性
- 外部温度と電池の容量の関係（寒い方が容量小さい？）
- 【リチウムイオン電池とエネルギー密度】質量エネルギー密度、体積エネルギー密度とは？
- 電池の分類 電池の種類と電圧の関係は？
- マンガン乾電池の構成と反応、特徴
- アルカリマンガン乾電池の構成と反応、特徴
- マンガン乾電池、アルカリマンガン乾電池の構造詳細
- マンガン乾電池、アルカリマンガン乾電池の放電曲線
- 電池の残量を測定する方法（マンガン電池、アルカリ電池からリチウムイオン電池まで）
- アルカリマンガン乾電池表面に付着した白い粉の対処方法
- ニッケル・水素電池の構成と反応、特徴
- リチウムイオン電池の構成と反応、特徴【リチウムイオン電池の動作原理・仕組み】
- 鉛蓄電池の構成と反応、特徴
- ニッケル・カドミウム電池（ニッカド電池）の構成と反応、特徴
- ナトリウム硫黄（NAS）電池の構成と反応、特徴
- レドックスフロー電池の構成と反応、特徴
- メモリー効果とは？メモリー効果と作動電圧
- オームの法則、作動電圧と内部抵抗、出力とは？【リチウムイオン電池の用語】
- 電池の劣化係数とは？
- 交流抵抗と直流抵抗の違い（電池における内部抵抗）
- 通電時間と直流抵抗の関係
- 電池の端子電圧と正極電位、負極電位の関係
- 電池の知識 分極と過電圧、充電方法、放電方法
- 比熱と熱容量 計算・変換方法は？
- 電池の知識 電池通電時の自己発熱
- 電池の知識 電池の常温時と低温時の内部抵抗の変化
- リチウムイオン電池の安全性
- 過充電とは？過充電すると何が起こる？
- 【スマホの過充電？】過充電という言葉の誤った使い方
- アノード、カソードとは何？酸化体と酸化剤、還元体と還元剤の違いは？
- 電析とは何？電析と安全性
- 電析が起こる原因と条件 起こさないための対応策は？
- 電気二重層キャパシタとは？電池との違いは？
- キャパシタとコンデンサ－は厳密には異なる！？EDLCの原理
- 【充電式電池】新しい電池と古い電池を同時に混ぜて使用するとどうなるのか？【電池の混在】
- コイン電池の種類と頭文字の記号
- 電池と燃料電池の違いは？固体高分子形燃料電池の構造と反応
- 電池の回路図の記号は？長い方が＋? 2個にした時はどう記載する？
- 単位N（ニュートン）とkgf（キログラムフォース）の違いと変換方法 NやJをkg,m,sで表そう
- 電池の短絡（ショート）とは？短絡が起こる場合と対策【電池のプラスマイナスを導線だけでつなぐ】
- コイン電池とボタン電池の違いは？誤飲してしまったらどうなる？
- 乾電池に記載のAAやAAAやDなどの記号は何？乾電池の大きさとパワーの違い
- バイポーラ電池（バイポーラ電極使用電池）とは？メリットとデメリット
- 瞬低とは？瞬時電圧低下とは？
- ヒューズとは？単電池や組電池におけるヒューズの役割
- シャント抵抗とは？
- 自己放電（電池の用語）とは？
- OCV（開回路電圧、開放電圧）とは？OCP（開回路電位、開放電位）とは？
- コイン電池、ボタン電池の構造詳細、残量の測定方法
- 公称電圧とは？作動電圧との関係性
- 平均作動電圧とは？作動電圧との関係性
- リチウムイオン電池とリチウム金属電池は違うもの？
- リチウムイオン電池とリチウムポリマー電池は違うもの？【リポバッテリー】
- リチウムイオン電池の活性化過電圧、濃度過電圧、IR損（IRドロップ）とは？
- 電池の対向容量比とは？利用容量とは？電池設計の基礎
- CC充電とCCCV充電 定電流充電と定電流定電圧充電は同じもの？？
- バッテリー記載のCCAとは？【バイク用バッテリー】
- 【大きいほど低抵抗？】リチウムイオン電池の容量と内部抵抗の関係
- 【内部抵抗の計算】リチウムイオン電池の内部抵抗と反応面積から予想してみよう！
- 【リチウムイオン電池の接触抵抗低減】Al箔やCu箔の接触抵抗を下げる方法
- リチウムイオン電池のドライアップとは？
- 電動ドライバー用バッテリーの特徴【リチウムイオン電池と二カド電池の違い】
- リチウムイオン電池とアルカリ電池の違いは？
- 冬にスマホは電池の減りが早くなるのか？リチウムイオンバッテリーが寒さに弱い理由は？【スマホ用バッテリー】
- リチウムイオン電池の特徴まとめ
- リチウムイオン電池に穴が開いたらどうなるのか？対処方法は？
- リチウムイオン電池に含まれる危険物のまとめ
- リチウムイオン電池から匂いがした場合の対処方法は？【甘い匂い】
- リチウムイオン電池を並列接続すると容量が上がる？電圧は変化する？【並列接続時の問題】
- リチウムイオン電池を直列接続すると容量は上がる？電圧は変化する？【直列接続時の問題】
- リチウムイオン電池の検査工程、充放電検査装置
- リチウムイオン電池の評価項目・評価試験【求められる特性は？】
- リチウムイオン電池の長期保存（保管）方法は？満充電状態が良いのか？放電状態が良いのか？
- 【鉛蓄電池の代替鉛蓄電池】リチウムイオン電池と鉛蓄電池の違い
- リチウムイオン電池のUPSとは？
- リチウムイオン電池の有害性は？
- リチウムイオン電池のリフレッシュ方法は存在するのか？【リチウムイオン電池の復活】
- リチウムイオン電池のセルとは？6セルなどの表記されているセル数とは何を表している？
- リチウム含有量の計算方法【リチウムイオン電池やリチウム金属電池に使用？】
- リチウムイオン電池におけるサーミスターとは?サーミスタ－の役割は？
- リチウムイオン電池が膨らむ原因と対処方法は？
- 電動アシスト自転車（電動自転車）用のバッテリーを長持ちさせる方法は？リフレッシュ方法はあるのか？
- 電池の逆接続とは？逆接続と危険性
- 【リポバッテリーの発火事故】リポバッテリー（リチウムポリマー電池）の発火事故のメカニズム（原理）は？
- リポバッテリーとリフェバッテリーの違いは？【リチウムイオン電池との関係性】
- リチウムイオン電池の異常時に発生するガスの成分は？吸うと危険？
- 電池におけるガスケットとは？【リチウムイオン電池のガスケット】
- 電池におけるハイレート特性とは？【リチウムイオン電池のハイレート】
- 電池における低温特性とは？【リチウムイオン電池の低温特性】
- 18650リチウムイオン電池とは？
- 電池における高温特性とは？【リチウムイオン電池の高温特性】
- 電池における温度範囲とは？【リチウムイオン電池の動作温度範囲】
- リチウムイオン電池とその種類【コバルト系？マンガン系？オリビン系？】
- 【電池はなぜ劣化する？】リチウムイオン電池の劣化のメカニズム（原理）
- リチウムイオン電池におけるIV試験・IV特性とは？
- 燃料電池（PEFC）の活性化過電圧、濃度過電圧、IR損とは？
- 燃料電池（PEFC）におけるIV試験・IV特性とは？
- リチウムイオン電池におけるインターカレーションとは？
- 電池切れとはどのような状態のことか？
- リチウムイオン電池を落下させたら危険なのか？
- リチウムイオン電池は使い始めの慣らしは必要なのか？【活性化工程】
- 電池における放電特性とは？【リチウムイオン電池の放電】
- 電池におけるモジュールとは？【リチウムイオン電池のモジュール】
- 電池における充電特性とは？【リチウムイオン電池の充電】
- 電池切れの乾電池を温めると一時的に復活するのは本当なのか【裏ワザ？】
- リチウムイオン電池を冷凍させると復活するという噂は本当なのか？【裏ワザ】
- リチウムイオン電池関連の用語のLIBとは何のこと？
- リチウムイオン電池とノーベル賞の関係
- 全固体電池で急速充電が可能な理由
- スマホバッテリーを充電するタイミングはいつからがいいののか【充電時の残量】
- リチウムイオン電池における導電パスの意味
- 乾電池の並べ方
- 電池切れの乾電池を「振る」「こする」「転がす」と一時的に復活するのは本当なのか【裏ワザ？】
- 電池が熱いときの対処方法【急に熱くなる理由】
- 電池における転極とは【リチウムイオン電池の転極】
- リチウムイオン電池に含まれるレアメタルとは？
- 電池から漏れている液が目に入ると失明することがあるのか？
- リチウムイオン電池とリチウムイオン二次電池は違うものなのか
- 電池の保管時にラップやビニールやテープで巻いた方がいいのか？【電池の保管・保存の方法と容器の選定】
- 猛暑での車内の温度は？リチウムイオン電池を車内に放置してしまっても大丈夫なのか【モバイルバッテリーやタブレットの社内放置】
- ヒートシンクとは？リチウムイオン電池とヒートシンク
- リチウムイオン電池を急速充電すると劣化が速くなるのか？【急速充電のメリット・デメリット】
- 電池が腐ることはあるのか？電池についている白い粉は危険なのか？
- リチウムイオン電池は充電回数が増えると劣化しやすいのか【iphoneなどのスマホ】
- 電池につないだ豆電球は直列つなぎと並列つなぎではどっちが明るくなるのか
- リチウムイオン電池を燃やすとどうなるのか【リチウムイオン電池の燃焼・類焼】
- リチウムイオン電池の問題点・課題は？
- リチウムイオン電池のimr,icr,inrとは？各々の違いは？
- 電子タバコの爆発の原因はリチウムイオン電池にあるのか？
- 潜水艦のおうりゅうにリチウムイオン電池が採用 鉛蓄電池から変わったメリット・デメリットは？
- 乾電池を消耗させず長持ちさせる方法【電池の寿命を伸ばす方法】
- 乾電池やボタン電池などの電池を収納する方法と収納アイデア ダイソーの乾電池ストッカーはかなり便利
- ガソリンスタンドで給油中に静電気により火災が起こることはあるのか
- 電池を入れる金属やばねに「錆び（さび）」ができたときの対処方法
- CR2032・CR2025・CR2016のサイズや電圧は？互換性はあるのか
- 電池、ガソリン、水素のエネルギー密度の比較
- ノートパソコンのバッテリー（リチウムイオン電池）の寿命を延ばす方法【長持ちさせる方法】
- ノートパソコンの発火の原因と対策【リチウムイオンバッテリーの発火】
- モバイルバッテリーの発火の原因と対策【リチウムイオンバッテリーの発火】
- パソコンに水がかかると発火する危険はあるのか【ノートパソコンの水没】
- ノートパソコンを充電しっぱなし、消し忘れ、スリープにしておくと火事になるのか【バッテリーの火災】
- ノートパソコンを充電しながら使用するとバッテリーは劣化しやすくなるのか
- 乾電池は発火する危険はあるのか【アルカリ電池・マンガン電池の爆発・火災】
- 電池を水で洗濯してしまったらと危険なのか【洗濯機に乾電池を入れた場合】
- 電池の液漏れの成分は？素手で触っても大丈夫なのか【乾電池の液漏れのぬるぬるが手についたときの対処方法】
- 乾電池は濡れると危険なのか【電池の水没】
- エネループとエボルタ電池は混在させて使ってもいいのか【eneloopとevoltaの混合】
- 違う種類、違うメーカーの電池を混ぜて使用しても大丈夫なのか【アルカリ電池・マンガン電池・ボタン電池などの混合】
- ボタン電池・コイン電池は発火する危険はあるのか【リチウム電池,アルカリボタン電池】
- 単1電池、単2電池、単3電池、単4電池、単5電池の電圧は？【乾電池の電圧は？】
- ノートパソコンのバッテリーの交換方法【ノートPC】
- ノートパソコンのバッテリーを「つけっぱなし」「コンセントに差しっぱなし」で使用すると寿命が短くなるのか【バッテリーを外すと寿命はどうなる？】
- 電池設計シートの作り方（note）の概要
- リチウムイオン電池における過放電の原因や原理 発火や劣化等の危険性はあるのか？
- 電池におけるSOC（充電率）とは？【リチウムイオン電池のSOCと劣化の関係】