電池の歴史｜ボルタ電池からリチウムイオン、EV・再エネ時代まで

アレッサンドロ・ボルタがナポレオンにボルタ電堆を実演する場面
2026.07.06

スマートフォン、ノートPC、電動工具、EV、家庭用蓄電池は、いずれも電池によって電気を持ち運び、必要な場所と時間に使う技術です。

1800年のボルタ電池は連続した電流を生み、電気化学の研究を進めました。ダニエル電池は電信を支え、鉛蓄電池は充電を実用化し、乾電池は電気を家庭へ運びました。1991年に商品化されたリチウムイオン電池は携帯機器を小型化し、現在はEVと電力網を支えています。

電池の歴史を「発明」「実用化」「社会への普及」に分け、世界と日本の歩みを年表でたどります。

30秒でわかる電池の歴史

  • 1780年代：ガルヴァーニの実験が、電気と化学反応をめぐる研究の出発点になりました。
  • 1800年：ボルタが電堆を発表し、連続した電流を取り出せるようになりました。
  • 1836年：ダニエル電池が安定した電流を供給し、電信の普及を支えました。
  • 1859年：プランテが鉛蓄電池を発明し、充電して繰り返し使う時代が始まりました。
  • 1880年代：乾電池が液漏れと携帯性の課題を改善しました。日本では屋井先蔵が1887年ごろに実用化しました。
  • 20世紀：ニカド電池、ニッケル水素電池、アルカリ乾電池が用途を広げました。
  • 1991年：ソニーがリチウムイオン電池を世界で初めて商品化し、携帯電話やノートPCへ普及しました。
  • 21世紀：電池はEV、再生可能エネルギー、電力網を支える社会インフラになりました。

電池の歴史年表｜発明・実用化・社会の変化

年代電池・出来事解決した課題広がった用途・社会変化
1780年代ガルヴァーニのカエルの脚の実験生体と電気の関係を研究対象にしたボルタとの論争から電池研究へ
1800年ボルタの電堆連続した電流を得た電気分解、電気化学、電磁気学
1836年ダニエル電池電圧低下や気体発生を抑え、電流を安定させた電信、鉄道、行政、金融通信
1859年鉛蓄電池充電して再使用できるようにした自動車、非常用電源、産業設備
1866年ルクランシェ電池構造を簡単にし、長時間の使用に適応した電信、ベル、初期の家庭用機器
1887～1888年屋井先蔵、ガスナー、ヘレセンらの乾電池電解液をこぼれにくくし、携帯性を高めた懐中電灯、時計、ラジオ、玩具
1899年ニカド電池小型で大電流を出せる充電池を実現した電動工具、非常灯、コードレス機器
1950～1960年代アルカリ乾電池の普及マンガン乾電池より容量と出力を高めた家電、カメラ、玩具
1990年ニッケル水素電池の国内生産カドミウムを使わず容量を高めた充電池、デジタルカメラ、ハイブリッド車
1991年リチウムイオン電池の商品化軽量、高電圧、高エネルギー密度を両立した携帯電話、ビデオカメラ、ノートPC
2000年代以降車載用・定置用リチウムイオン電池大容量化と制御技術を進めたスマートフォン、EV、家庭用蓄電池
2020年代LFP、全固体、ナトリウムイオンなど価格、安全性、資源、寿命を改善する電力網、再エネ、データセンター、防災

電池とは何か｜電気を化学エネルギーから取り出す仕組み

多くの電池は、内部の化学反応によって電子を外部回路へ流します。充電式電池では、外部から電気を加え、放電で変化した内部状態を充電可能な範囲で戻します。

正極・負極・電解質・外部回路

  • 負極：放電時に電子を外部回路へ送り出す側です。
  • 正極：外部回路を通った電子を受け取る側です。
  • 電解質：電池内部でイオンが移動する通り道です。液体、ペースト、固体などがあります。
  • 外部回路：電子が電池の外を流れる道です。電球、モーター、電子回路が働きます。

電子は導線や機器の回路を流れ、イオンは電解質の中を移動します。二つの移動が同時に進むことで電流を取り出せます。

一次電池・二次電池・燃料電池の違い

分類使い方代表例主な用途
一次電池基本的に使い切りマンガン乾電池、アルカリ乾電池、リチウム一次電池時計、リモコン、センサー、防災用品
二次電池充電して繰り返し使用鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池スマホ、PC、自動車、蓄電設備
燃料電池外部から燃料と酸化剤を供給して発電固体高分子形燃料電池など自動車、家庭用発電、産業設備

エネルギー密度は、同じ重さや体積で蓄えられるエネルギー量です。スマートフォンの薄型化、EVの航続距離、ドローンの飛行時間を左右します。出力密度は、短時間にどれだけ大きな電力を出せるかを表し、自動車の加速や工具の性能に関わります。

発明の前史｜ガルヴァーニの実験とボルタの反論

1780年代、イタリアのルイージ・ガルヴァーニは、カエルの脚に金属を触れさせると筋肉が動く現象を観察しました。ガルヴァーニは生物の体内に電気があると考えました。

同じくイタリアのアレッサンドロ・ボルタは、電気の原因を異なる金属の接触に求めました。二人の解釈の対立が実験を促し、金属と電解質を組み合わせる電池へつながりました。

ボルタ電池｜連続電流が電気研究を変えた

1800年、ボルタは銅や亜鉛などの異なる金属と、塩水を含ませた布や紙を交互に積み重ねたボルタの電堆を発表しました。上下を導線でつなぐと連続的な電流を取り出せます。

静電気は瞬間的な放電の観察に向いていました。ボルタの電堆は電流を継続して流せたため、電気分解、電気化学、電磁気学の実験が進みました。

一方、電極表面で気体が発生して性能が落ちやすく、液体を含む構造も扱いにくさを残しました。次の改良は、電流の安定と長時間化へ向かいます。

ダニエル電池｜安定した電流が電信を支えた

1836年、イギリスのジョン・フレデリック・ダニエルは、亜鉛側と銅側の電解液を分けたダニエル電池を考案しました。反応を分離する構造によって、ボルタ電池より安定した電流を得やすくなりました。

19世紀の電信網には、長時間働く信頼性の高い電源が必要でした。ダニエル電池は電信機を動かし、鉄道運行、新聞報道、金融取引、軍事、行政の情報伝達を速めました。

電池は研究室の器具から、社会を結ぶ通信インフラの一部へ移りました。

鉛蓄電池｜充電できる電池の実用化

1859年、フランスのガストン・プランテは、鉛と硫酸を使う鉛蓄電池を発明しました。放電後に外部から電流を流して反応を戻せる、実用的な二次電池の出発点です。

鉛蓄電池は重量が大きい一方、比較的低いコストで大電流を出しやすく、信頼性とリサイクル体制にも強みがあります。自動車のエンジン始動、無停電電源装置、通信設備、非常用電源で現在も使われています。

電池の価値は携帯性だけで決まらず、出力、価格、耐久性、回収の仕組みを含む用途適合性で決まることを示す例です。

乾電池｜液漏れを抑えて電気を持ち歩く

1866年に登場したルクランシェ電池は、二酸化マンガン、炭素棒、亜鉛などを使い、のちのマンガン乾電池の原型になりました。

1880年代には、電解質をペースト状や固形に近い状態へ変え、液漏れを抑えた乾電池が各国で開発されました。ドイツのカール・ガスナー、デンマークのフレデリク・ヘレセン、日本の屋井先蔵らが、ほぼ同時期に異なる方法で実用化を進めています。

乾電池は持ち運びや設置方向の制約を減らし、懐中電灯、時計、ラジオ、玩具、カメラ、携帯音響機器へ電気を広げました。発電所から電線で届く電気とは別に、必要な器具へ小さな電源を組み込む生活が始まりました。

日本の電池史｜ペリーの電池から屋井先蔵、国産化、規格化へ

1854年、ダニエル電池が日本へ伝わる

電池工業会によると、1854年にペリーが幕府へ贈った品の中にダニエル電池がありました。幕末には佐久間象山らが電池を製作し、電信、電気治療、めっきなどの知識が広がりました。

1887年ごろ、屋井先蔵が乾電池を実用化

屋井先蔵は、湿式電池を使う連続電気時計の研究から、手入れが少なく寒冷地でも扱いやすい電池を求めました。炭素棒へパラフィンを含浸させるなどの工夫を重ね、1887年ごろに乾電池を完成させました。

屋井乾電池は日清戦争で寒冷地に強い電源として評価され、国内外へ販路を広げました。特許取得の経緯には屋井先蔵と高橋市三郎の申請時期が関係し、国立科学博物館の資料は、屋井が先に出願し、高橋が先に特許を認められた経過を記録しています。

1895年から鉛蓄電池の国産化が進む

二代目島津源蔵は1895年に鉛蓄電池の電極板を試作し、京都帝国大学へ国産鉛蓄電池を納入しました。島津製作所は1904年に国産鉛蓄電池第1号を納入し、国産化と量産の基盤を築きました。

規格化と環境対応が大量普及を支える

日本では1942年に単1形・単2形、1951年に単3形、1956年に単4形・単5形が規格へ加わりました。形状と寸法の共通化により、メーカーが異なる電池と機器を組み合わせやすくなりました。

1991年にマンガン乾電池、1992年にアルカリ乾電池の水銀ゼロ使用化が始まり、1997年には国内で小型充電式電池の回収が始まりました。技術の普及には、性能向上に加えて規格と回収制度が必要です。

小型充電池の時代｜ニカド電池とニッケル水素電池

1899年にスウェーデンのヴァルデマー・ユングナーが発明したニカド電池は、大電流を出しやすく、繰り返し充電できる電池として20世紀に普及しました。電動工具、非常用照明、コードレス機器、航空機、初期の携帯機器を支えました。

カドミウムの有害性を背景に回収と規制が進み、用途の一部はニッケル水素電池やリチウムイオン電池へ移りました。

ニッケル水素電池はカドミウムを使わず、ニカド電池より高容量化しやすい二次電池です。家庭用充電池、デジタルカメラ、携帯機器、ハイブリッド車で広がりました。

ハイブリッド車は、減速時の運動エネルギーを電気へ変えて電池へ戻し、発進や加速に再利用します。電池は電源だけでなく、エネルギーを回収して再配分する装置になりました。

リチウムイオン電池｜研究から商品化まで

リチウムは軽く、高い電圧を得やすい元素です。金属リチウムを負極に使う初期の二次電池は、安全性と寿命に課題がありました。研究者たちは、リチウムを金属のまま析出させず、リチウムイオンとして正極と負極の間を移動させる構成を発展させました。

放電時にはリチウムイオンが電池内部を移動し、電子が外部回路を通って機器を動かします。充電時には逆向きに移動します。この仕組みが軽量、高電圧、高エネルギー密度、繰り返し充電を両立させました。

ウィッティンガム、グッドイナフ、吉野彰

1970年代、M. Stanley Whittinghamは層状物質へリチウムイオンを出し入れする二次電池の原理を示しました。1980年、John B. Goodenoughはコバルト酸リチウムを正極材料に使い、より高い電圧を実現しました。

吉野彰は炭素材料を負極に使い、金属リチウムを避けた実用的な構成を開発しました。安全装置として働くセパレーターや集電体などの改良も、商品化に必要な安全性と耐久性を高めました。

3人は2019年、リチウムイオン電池の開発によりノーベル化学賞を受賞しました。現在の電池は、受賞者の研究に加え、多くの研究者、材料メーカー、電池メーカー、機器メーカーの改良を積み重ねた製品です。

1991年、ソニーが世界初の商品化

国立科学博物館によると、ソニーは1991年にリチウムイオン二次電池を世界で初めて商品化し、京セラの携帯電話に採用されました。翌年には旭化成と東芝・東芝電池の合弁会社も販売を始め、三洋電機やパナソニックなどが量産へ続きました。

高い電圧と重量当たりの容量は、携帯電話、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ノートPCの小型・軽量化を進めました。2000年代にはスマートフォン、電動工具、ドローンへ、2010年代以降はEVと大型蓄電池へ用途が広がりました。

リチウムイオン電池が画期的だった理由

  • 同じ重さで多くのエネルギーを持てる
  • 一つのセルで比較的高い電圧を出せる
  • 小型・薄型の形状を設計しやすい
  • 充放電を繰り返せる
  • 制御回路と組み合わせて温度、電圧、残量を管理できる

電池の種類は用途で決まる｜代表的な電池の比較

電池強み主な弱点代表的な用途
マンガン乾電池安価で休ませると電圧が回復しやすい大電流用途に不向き時計、リモコン
アルカリ乾電池容量が大きく、大電流にも比較的強い基本的に使い切り玩具、ライト、家電
鉛蓄電池大電流、低コスト、確立した回収網重い、エネルギー密度が低い自動車始動、非常電源
ニッケル水素電池耐久性、大電流、扱いやすさリチウムイオンより重い家庭用充電池、ハイブリッド車
リチウムイオン電池軽量、高電圧、高エネルギー密度熱管理と制御が必要スマホ、PC、EV
LFP電池比較的低コストで寿命と熱安定性に強み一部の高ニッケル系よりエネルギー密度が低いEV、定置用蓄電池
ナトリウムイオン電池資源の豊富さと供給面用途によってエネルギー密度が課題定置用、低価格車向け開発

EVと再生可能エネルギー｜電池が社会インフラになる

EVの性能は電池と制御システムで決まる

EVでは、航続距離、充電時間、車両価格、加速性能、寿命、安全性が電池と深く関係します。車載電池は多数のセルを組み合わせ、冷却装置とBMS（バッテリーマネジメントシステム）が温度、電圧、電流、残量を監視します。

  • エネルギー密度：同じ重量での航続距離に関わります。
  • 出力密度：加速性能と回生エネルギーの受け入れに関わります。
  • 急速充電性能：充電時間と発熱、劣化のバランスを左右します。
  • 耐久性：充放電回数、温度、使用範囲によって変化します。
  • コスト：車両価格と修理費へ大きく影響します。

EVの環境負荷は、電池だけでなく、発電方法、車両製造、充電インフラ、走行距離、資源採掘、再利用、リサイクルを含むライフサイクルで評価します。

太陽光・風力の変動を蓄電池で調整する

太陽光発電は時間帯と天候、風力発電は風況によって出力が変動します。蓄電池は電力が余る時間帯に充電し、需要が大きい時間帯に放電します。

家庭用蓄電池は太陽光発電と組み合わせ、夜間や停電時に電気を使えます。電力網用の大型蓄電池は、周波数調整、需給調整、出力変動の緩和を担います。

2025年、電池はEVと電力網で急拡大

IEAの「Global EV Outlook 2026」によると、2025年のEV用電池導入量は1.2TWhに達し、2024年から約30％増えました。EVは世界の電池導入量の70％超を占めます。

IEAの「Global Energy Review 2026」によると、2025年に世界で新設された蓄電池設備は108GWで、2024年から40％増えました。定置用蓄電池の導入では、低コストと繰り返し充放電への適性を持つLFPが約90％を占めています。

2026年6月、日本の経済産業省は「蓄電池産業戦略」を「蓄電池・電源産業戦略」へ改訂しました。電池セル単体から、制御回路、電源装置、データセンター、医療、防災を含む電源システム全体へ競争軸が広がっています。

安全性・劣化・資源・リサイクル

発火を防ぐのは材料と制御の組み合わせ

リチウムイオン電池は、強い衝撃、内部短絡、過充電、高温、浸水、製造不良などによって異常発熱へ進む場合があります。内部温度が急上昇する熱暴走は、発煙や発火につながります。

セパレーター、保護回路、温度センサー、ヒューズ、冷却機構、BMSが、異常の検知と拡大防止を担います。膨張、異臭、異常発熱、変形が生じた製品は使用を中止し、自治体やメーカーが案内する方法で処理します。

劣化は充放電と時間の両方で進む

充放電を繰り返すと、電極材料や電解質の界面が変化し、取り出せる容量と出力が低下します。高温、高い充電率での長期保管、深い充放電、急速充電時の負荷は劣化速度に影響します。

メーカーは使用可能な容量範囲を制御し、冷却と充電制御を組み合わせて寿命、安全性、充電速度のバランスを取ります。

材料の選択が価格と供給リスクを変える

リチウムイオン電池には、リチウム、ニッケル、コバルト、マンガン、鉄、リン、黒鉛などが使われます。電池の化学系によって必要な資源が異なり、価格、採掘環境、労働、精製能力、地政学的リスクが供給へ影響します。

コバルトとニッケルを使わないLFP、資源量の多いナトリウムを使うナトリウムイオン電池、材料使用量を抑える設計が選択肢を広げています。

回収制度まで含めて電池技術になる

日本では資源有効利用促進法に基づき、対象となる小型二次電池の製造・輸入販売事業者などに自主回収と再資源化が求められています。ニカド電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池は、協力店や自治体の案内に沿って回収へ出します。

家庭ごみへ混入したリチウムイオン電池は、ごみ収集車や処理施設で圧縮・破砕されると火災の原因になります。安全な回収は、資源循環と事故防止を同時に支えます。

次世代電池｜用途ごとに最適な技術が広がる

全固体電池

全固体電池は電解質に固体材料を使います。耐熱性、安全性、出力、設計自由度などの向上が期待され、EVを中心に研究開発が進んでいます。

固体電解質と電極の接触、量産工程、耐久性、材料コストなどが実用化の焦点です。NEDOは2023年度から2027年度まで、全固体リチウムイオン電池の材料評価、現象解明、セル要素技術を研究する事業を進めています。

ナトリウムイオン電池

ナトリウムイオン電池は、リチウムイオン電池に近い原理でナトリウムイオンを移動させます。資源の豊富さと供給面に利点があり、定置用蓄電池や価格重視の用途で商用化が進んでいます。

重量や体積当たりのエネルギー密度では用途上の制約があり、リチウムイオン電池との使い分けが進みます。

長時間蓄電と多様な化学系

リチウム硫黄電池、金属空気電池、フロー電池、熱や重力を利用する蓄電技術も研究・導入されています。スマホは軽さ、EVは軽さと急速充電、家庭用蓄電池は寿命と価格、電力網は長時間運転と安全性を重視します。

次世代電池の競争は、用途ごとの最適解を広げる方向へ進んでいます。

FAQ｜電池の歴史と仕組みでよくある質問

Q. 世界で最初の電池は何ですか？

科学史で最初の実用的な電池として扱われるのは、ボルタが1800年に発表したボルタの電堆です。連続した電流を取り出せたため、実験科学と電気化学の発展を促しました。

Q. 乾電池を発明したのは誰ですか？

1880年代に複数の発明家が独立して乾電池を開発しました。日本では屋井先蔵が1887年ごろに実用化し、ドイツのガスナー、デンマークのヘレセンも同時期に乾電池を開発しました。発明、特許、商品化の時期を分けて理解する必要があります。

Q. 乾電池と蓄電池は何が違いますか？

乾電池は電解質をこぼれにくくした構造を表す言葉で、一般には使い切りの一次電池が多くあります。蓄電池は充電して繰り返し使う二次電池を指し、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池などがあります。

Q. リチウムイオン電池は誰が発明しましたか？

多くの研究者と企業が完成させた技術です。ウィッティンガムが基本原理、グッドイナフが高電圧の正極、吉野彰が安全で実用的な負極構成に大きく貢献しました。材料、セパレーター、製造、制御の改良を経て、ソニーが1991年に世界で初めて商品化しました。

Q. スマホの電池はなぜ持ちが悪くなりますか？

充放電と時間の経過によって、電極材料や界面が少しずつ変化し、取り出せる容量が減るためです。高温や強い負荷は劣化速度へ影響します。

Q. EV用電池と家庭用蓄電池は同じですか？

どちらにもリチウムイオン電池が使われますが、設計条件が異なります。EV用は重量、出力、耐振動、急速充電を重視し、家庭用は設置環境、寿命、安全性、価格、太陽光発電との連携を重視します。

Q. 全固体電池が普及するとリチウムイオン電池は消えますか？

電池は用途ごとに必要な性能と価格が異なります。全固体電池が実用化しても、既存のリチウムイオン電池、LFP、ナトリウムイオン、鉛蓄電池などが用途に応じて併存すると考えられます。

まとめ｜電池の歴史は「課題を一つずつ解いた歴史」

ボルタ電池は連続電流、ダニエル電池は安定性、鉛蓄電池は再充電、乾電池は携帯性、ニカド電池とニッケル水素電池は小型機器での繰り返し使用、リチウムイオン電池は軽量・高容量という課題を解きました。

21世紀の焦点は、安全性、寿命、価格、資源、リサイクル、電力網との連携です。電池は単体の部品から、制御回路、回収制度、電源システムを含む社会インフラへ発展しています。

関連して読む

参考資料

  1. 一般社団法人 電池工業会「年表で見る電池の歴史」
  2. 一般社団法人 電池工業会「屋井乾電池」
  3. 一般社団法人 電池工業会「電池の歴史について」
  4. 国立科学博物館「明治～昭和初期の乾電池」
  5. 国立科学博物館「日本人の貢献が大きいリチウムイオン電池の実用化」
  6. 島津製作所「島津源蔵DNA」
  7. International Energy Agency “Electric vehicle batteries – Global EV Outlook 2026”
  8. International Energy Agency “Technology: Battery storage – Global Energy Review 2026”
  9. 経済産業省「蓄電池・電源産業戦略」
  10. 経済産業省「小型二次電池のリサイクル」
  11. 経済産業省「リチウムイオン電池総合対策ポータルサイト」
  12. NEDO「次世代全固体蓄電池材料の評価・基盤技術開発」
  13. 製品評価技術基盤機構「リチウムイオン電池搭載製品の火災事故を防ぐ3つのポイント」
  14. International Energy Agency “Batteries and Secure Energy Transitions”
  15. International Energy Agency “Batteries and Secure Energy Transitions: Executive summary”
  16. Nobel Prize “The Nobel Prize in Chemistry 2019”
  17. Nobel Prize “They developed the world’s most powerful battery”
  18. U.S. Department of Energy “DOE Explains…Batteries”
  19. U.S. Department of Energy “How Lithium-ion Batteries Work”
  20. U.S. Department of Energy “Charging Up the Development of Lithium-Ion Batteries”
  21. National MagLab / Magnet Academy “Voltaic Pile – 1800”
  22. Science Museum Group “Daniell cell used by Edward Davy with spare pot, 1836-1839”
  23. National MagLab / Magnet Academy “Planté Battery – 1859”
  24. National MagLab / Magnet Academy “Leclanché Cell – 1866”
  25. American Chemical Society “Columbia Dry Cell Battery”
  26. Asahi Kasei “Akira Yoshino Honorary Fellow”
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  28. European Parliament “MEPs ban cadmium from power tool batteries and mercury from button cells”
  29. U.S. Environmental Protection Agency “Lithium-Ion Battery Recycling Frequently Asked Questions”
  30. NEDO “Evaluation of All-Solid-State Battery Material and Development of Battery Design”
  31. International Energy Agency “Recycling of Critical Minerals: Executive summary”