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空気亜鉛電池補聴器用空気亜鉛電池
重量エネルギー密度470（実質上）、1370（理論上）Wh/kg[1][2]
体積エネルギー密度1480-9780 Wh/L[要出典]
出力荷重比100 W/kg[3][4]
公称電圧1.65 V
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空気亜鉛電池（くうきあえんでんち、英語：zinc?air battery）は、燃料電池の一種で単に空気電池とも呼ばれる。現在では主にボタン型電池として利用され、使用時には電極に張られているシールを剥がして用いる。一度剥がしたシールを貼り直して保存することはできない。正極に空気中の酸素、負極に亜鉛を使用するものを言う。電解液にはアルカリ金属水酸化物が使われるが、現在では水酸化カリウムを用いるものが主流。現在はドライタイプがあり、過去にはウェットタイプがあった。

化学反応としては、

正極: O 2 + 2 H 2 O + 4 e − ⟶ 4 OH − {\displaystyle {\ce {{O2}+{2H2O}+4{\mathit {e}}^{-}->4OH^{-}}}}

負極: Zn + 4 OH − ⟶ Zn ( OH ) 4 2 − + 2 e − ⟶ ZnO + H 2 O + 2 OH − + 2 e − {\displaystyle {\ce {{Zn}+4OH^{-}->{Zn(OH)4^{2}^{-}}+2{\mathit {e}}^{-}->{ZnO}+{H2O}+2{OH^{-}}+2{\mathit {e}}^{-}}}}

という反応である。電圧は1.35 - 1.4V。
歴史

空気亜鉛電池の歴史は古く、1907年にフランスのフェリーによって考案された。しばらくは大型のものしかなく、電話交換機用や気象観測用ブイなどに使用された。現在のようなボタン形の空気電池は1970年代後半に米国のグールド社（現在のデュラセル社）によって開発された。日本では1980年に開発されたが、特許の関係で販売が開始されたのは1986年になってからである。1970年代、1990年代には一時期電気自動車の電源として試験された。1990年代に欧州で試験された時はメカニカルチャージ式（電解液と陰極を交換）だった。充電式の空気亜鉛電池の場合、空気極とは別に充電用の電極が空気極と陰極の間に設けられていた。充電時のデンドライト（樹枝状） 析出により、セパレータを突き抜けて両極の短絡・ 活物質の脱落をもたらすため充電回数が限られる。
形状

正極側に「孔」と呼ばれる穴がいくつも開いており、ここから酸素を電池内部に供給する。補聴器向けの高出力タイプは通常のものより孔が大きくなっている。使用前は正極側に酸素を遮断するためのシールが貼られていて、これを剥がしてから使う。一度剥がせば放電状態になるため、時間とともに電池寿命が短くなっていく。このシールを貼り直した場合は劣化を抑えて長持ちさせることができる。ただし、もともと電池に貼られていたシール以外では不具合の原因になる場合が在るため、使用しないほうがよい。ちなみに、シールを剥がしても直ぐには電力は得られず、剥がしてから大体1分前後から電力が得られる。
長所

放電時の電圧変動が少ない

比較的大容量

安価

短所

使用する環境によって影響を受ける。

気温は20度が最適であり、5度では著しく寿命が低下するため、寒所で使用する場合は、体温などで保温する必要がある。冷えてしまった場合は暖めれば寿命が回復する。

湿度は60%が最適であり、それ以上でもそれ以下でも 十分な性能が発揮されない。

二酸化炭素量は2000ppmが最適である。暖房機器から発生する二酸化炭素によりアルカリ性の電解液が炭酸塩を生成して寿命に影響を及ぼす。そのため、空気電池とストーブを併用する時は、十分に換気を行うことが社団法人電池工業会から推奨されている。一度に高濃度の二酸化炭素に触れさせると、不可逆的に寿命が低下する可能性がある。

反応式

空気亜鉛電池では以下の化学反応が起きる。

陽極: Zn + 4 OH − ⟶ Zn ( OH ) 4 2 − + 2 e − {\displaystyle {\ce {{Zn}+4OH^{-}->{Zn(OH)4^{2}^{-}}+2{\mathit {e}}^{-}}}} ( E 0 = − 1.25 V ) {\displaystyle {\rm {(E_{0}=-1.25V)}}}

電解液: Zn ( OH ) 4 2 − ⟶ ZnO + H 2 O + 2 OH − {\displaystyle {\ce {Zn(OH)4^2- -> ZnO + H2O + 2OH^-}}}

陰極: O 2 + 2 H 2 O + 4 e − ⟶ 4 OH − {\displaystyle {\ce {{O2}+{2H2O}+4{\mathit {e}}^{-}->4OH^{-}}}} ( E 0 = 0.4 V ) {\displaystyle {\rm {(E_{0}=0.4V)}}}

全体: 2 Zn + O 2 ⟶ 2 ZnO {\displaystyle {\ce {2Zn + O2 -> 2ZnO}}} ( E 0 = 1.65 V ) {\displaystyle {\rm {(E_{0}=1.65V)}}}

酸化亜鉛の状態を使用しない反応の場合、これは正確ではない。

陽極: Zn + 2 OH − ⟶ Zn ( OH ) 2 + 2 e − {\displaystyle {\ce {{Zn}+2OH^{-}->{Zn(OH)2}+2{\mathit {e}}^{-}}}} ( E 0 = − 1.25 V ) {\displaystyle {\rm {(E_{0}=-1.25V)}}}