電池は大きく2つのカテゴリーに分けられます。アルカリ、リチウム、亜鉛炭素などの一次電池（非充電式）と、リチウムイオン、ニッケル水素（NiMH）、ニッケルカドミウム（NiCd）、鉛蓄電池などの二次電池（充電式）です。各カテゴリー内では、化学組成が電圧、エネルギー密度、サイクル寿命、コストを決定します。本ガイドでは、一般的な電池の種類ごとに、その仕組み、用途、メリットとデメリットを解説し、最後に選び方の参考となる完全な比較表を掲載します。
1. 一次電池（非充電式 / 使い切り）
これらの電池は、使い切ったら廃棄することを前提に設計されています。不可逆的な化学反応によって電力を発生させます。
- アルカリ電池：
- 化学組成：亜鉛と二酸化マンガン、アルカリ電解液（通常は水酸化カリウム）を使用。
- 主な用途：リモコン、懐中電灯、おもちゃ、時計、ラジオなどの家庭用機器で圧倒的に一般的なタイプ。
- 形式：AA、AAA、C、D、9V。
- 特徴：エネルギー容量が良好で、入手しやすく、経済的。
- リチウム電池（一次電池 – リチウムイオンとは異なる）：
- 化学組成：多くの場合、リチウム-二酸化マンガン（Li-MnO₂）またはリチウム-二硫化鉄（Li-FeS₂）。
- 主な用途：高消費電力機器（デジタルカメラ）、長寿命用途（煙探知器、メモリーバックアップ）、極端な温度環境。
- 形式：AA、AAA、9V、ボタン/コイン電池（CR2032など）。
- 特徴：エネルギー密度が非常に高く、保存寿命が長い（10年以上）、軽量、低温でも良好に動作。アルカリ電池より高価。
- 亜鉛炭素電池：
- 化学組成：亜鉛と二酸化マンガン、酸性電解液（塩化アンモニウムまたは塩化亜鉛）を使用。しばしば「ヘビーデューティー」と表示されます。
- 主な用途：時計や基本的なリモコンなどの低消費電力機器。
- 形式：AA、AAA、C、D、9V。
- 特徴：安価ですが、アルカリ電池より容量が低く、保存寿命が短い。液漏れしやすい。
- ボタン/コイン電池： 小型で平らなこれらの電池には、さまざまな一次電池の化学組成があります：
- 酸化銀：時計、電卓、小型医療機器で一般的。電圧が安定。
- 空気亜鉛：主に補聴器に使用。空気に触れることで活性化し、シールを外すと寿命が限られます。エネルギー密度が高い。
- リチウム（例：CRタイプ）：キーフォブ、小型電子機器、コンピュータのマザーボード（CMOS用）、医療機器で広く使用。保存寿命が長い。
- 水銀電池：（毒性のため多くの国でほぼ廃止されています）歴史的にボタン電池やその他の形式で使用されてきました。
2. 二次電池（充電式）
これらの電池は、外部電源を使って化学反応を逆方向に進めることで、何度でも放電と充電を繰り返すことができます。
- リチウムイオン電池（Li-ion）：
- 化学組成：さまざまなリチウム化合物を使用する広範なカテゴリーです。一般的なタイプには、コバルト酸リチウム（LCO）、リン酸鉄リチウム（LFP）、ニッケルマンガンコバルト酸リチウム（NMC）、ニッケルコバルトアルミニウム酸リチウム（NCA）などがあります。
- 主な用途：携帯電子機器（スマートフォン、ノートパソコン、タブレット）、電動工具、電気自動車（EV）、蓄電システム、医療機器で主流。
- 形式：各種カスタムパック形状、円筒形セル（例：18650、21700）、ポーチセル。AA/AAAなどの標準サイズもありますが、一次電池（1.5V）とは異なる電圧（3.7V）です。
- 特徴：エネルギー密度が高く、自己放電が少なく、軽量で、メモリー効果がありません。安全性のためには専用の充電器と保護回路が必要です。
- リチウムポリマー電池（LiPo）：
- 化学組成：液体ではなくポリマー電解質を使用するリチウムイオン電池の一種。
- 主な用途：ドローン、ラジコン車両、薄型の携帯電子機器（一部のスマートフォン/タブレット）。
- 形式：多くの場合、柔軟なフォイルポーチ（ポーチセル）で提供。
- 特徴：リチウムイオン電池と似ていますが、より柔軟な形状と、場合によってはより高い放電率を実現できます。慎重な取り扱いが必要。
- ニッケル水素電池（NiMH）：
- 化学組成：ニッケルオキシ水酸化物（正極）と水素吸蔵合金（負極）。
- 主な用途：多くの機器（標準のAA、AAAサイズを使用）でアルカリ電池の代替、旧型のハイブリッド車、電動工具、デジタルカメラ。
- 形式：AA、AAA、C、D、9V、カスタムパック。
- 特徴：NiCdより容量が大きく、毒性が低い（カドミウムなし）。リチウムイオン電池より自己放電が多い（ただし、低自己放電タイプも存在）。NiCdほど顕著ではありませんが、軽いメモリー効果が出ることがあります。
- ニッケルカドミウム電池（NiCd）：
- 化学組成：ニッケルオキシ水酸化物とカドミウム。
- 主な用途：旧型の電動工具、非常灯、医療機器、航空用途。毒性と、NiMHやリチウムイオン電池への置き換えにより、現在ではあまり一般的ではありません。
- 形式：AA、AAA、C、D、カスタムパック。
- 特徴：堅牢でサイクル寿命が長く、高消費電力用途や極端な温度でも良好な性能を発揮。メモリー効果（電圧降下）の問題があります。有毒なカドミウムを含みます。
- 鉛蓄電池：
- 化学組成：硫酸電解液中で、二酸化鉛（正極板）とスポンジ状の海綿鉛（負極板）を使用。
- 主な用途：自動車の始動用バッテリー（SLI – 始動・照明・点火）、無停電電源装置（UPS）、大規模蓄電、電動車椅子、非常灯。鉛蓄電池はAGVや産業車両でも依然として一般的ですが、リチウムがますます好まれるようになっています。
- 形式：通常は大型の直方体（液式、またはAGMやゲルなどの密閉型）。
- 特徴：成熟した技術で、安価、信頼性が高く、大電流を供給可能。重く、リチウムイオン電池に比べてエネルギー密度が低く、鉛を含みます。
| 項目 | アルカリ | リチウム（一次） | 亜鉛炭素 | ボタン電池（Ag₂O/Zn-Air） | リチウムイオン（Li-ion） | ニッケル水素（NiMH） | ニッケルカドミウム（NiCd） | 鉛蓄電池 |
| 種類 | 一次電池（非充電式） | 一次電池（非充電式） | 一次電池（非充電式） | 一次電池（非充電式） | 二次電池（充電式） | 二次電池（充電式） | 二次電池（充電式） | 二次電池（充電式） |
| 代表的な化学組成 | Zn/MnO₂ | Li/MnO₂、Li/FeS₂ | Zn/MnO₂ | Ag₂O/Zn、Zn/O₂ | LiCoO₂、LFP、NMC、NCAなど | NiOOH/水素吸蔵合金 | NiOOH/Cd | PbO₂/Pb/H₂SO₄ |
| 公称セル電圧 | 1.5V | 1.5Vまたは3.0V | 1.5V | 1.4V-1.6V | 3.2V-3.7V | 1.2V | 1.2V | 2.1V |
| エネルギー密度（Wh/kg） | 中（約100-150） | 高～非常に高（約250-400） | 低（約40-60） | 中～高（約150-300） | 非常に高（約150-260+） | 中（約60-120） | 低～中（約45-80） | 低（約30-50） |
| 出力密度 / 放電率 | 低～中 | 中～高 | 低 | 低 | 高～非常に高 | 中～高 | 高 | 非常に高（SLIタイプ） |
| サイクル寿命 | 該当なし | 該当なし | 該当なし | 該当なし | 500～2000回以上 | 500～1000回以上 | 1000～2000回以上 | 200～1000回以上 |
| 自己放電率 | 低（年間約2-3%） | 非常に低（<1% /年） | 中（年間約10-20%） | 低～中 | 低～非常に低（月間約2-8%） | 高*（月間約15-30%） | 中（月間約10-20%） | 低～中（月間約5%） |
| 主な用途 | リモコン、おもちゃ、懐中電灯 | カメラ、煙探知器 | 時計、基本的なリモコン | 時計、補聴器 | 電子機器、EV、電動工具 | AA/AAA代替、ハイブリッド車 | 旧型工具、非常灯 | 自動車、UPS、太陽光バックアップ |
| 主な形式 | AA、AAA、C、D、9V | AA、AAA、9V、コイン | AA、AAA、C、D、9V | ボタン/コイン | カスタムパック、円筒形 | AA、AAA、C、D、9V、カスタム | AA、AAA、C、D、カスタム | 大型直方体 |
| メリット | 安価、入手容易 | 長寿命、軽量、温度範囲 | 非常に安価 | 小型、電圧安定 | 高エネルギー、軽量 | 容量良好、毒性低減 | 堅牢、高出力、長寿命 | 安価、信頼性が高い、大電流 |
| デメリット | 使い切り、液漏れ | 高価、使い切り | 低容量、液漏れ | 使い切り、低容量 | コスト、保護回路が必要 | 自己放電が大きい*、重量がある | 有毒なカドミウム、メモリー効果 | 重い、かさばる、有毒な鉛 |
電池の選択は、エネルギー容量、電力供給、サイズ、重量、コスト、寿命、動作温度など、用途の要件に大きく依存します。