鉛蓄電池の構造-動作原理、乾電池およびバルブ調整電池

鉛蓄電池は、高電力供給に一般的に使用される充電式電池の一種です。それらは通常、頑丈で重い構造でサイズが大きく、大量のエネルギーを蓄えることができ、一般にインバーターや自動車で使用されます。鉛蓄電池は非常に人気があり、リチウムイオン電池と競合した後も、リチウムイオン電池に比べて安価で使いやすい鉛蓄電池の需要が日々高まっています。

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これらのバッテリーは、1800年代初頭に発明されて以来、文字通り何年もの間市場を支配してきました。バッテリーは、体積に対してエネルギーがわずかであり、重量に対してエネルギーがわずかですが、より高いサージ電流を供給する能力があります。これらは、過酸化物鉛とスポンジ鉛を使用して化学エネルギーを電気エネルギーに変換するバッテリーです。これらは、セル電圧レベルの上昇とコストの削減のため、主に変電所や電力システムで使用されます。

鉛蓄電池の構造、動作原理

鉛蓄電池に関しては、容器とプレートが最も重要なコンポーネントです。コンテナは、プレートの助けを借りて電気エネルギーに変換される化学エネルギーを保存します。次の段落では、鉛蓄電池の構造に使用される各コンポーネントについて詳しく説明します。

1.容器：鉛蓄電池の容器は、鉛で裏打ちされた木材、ガラス、瀝青複合材の固体ゴム、エボナイト、セラミック材料、または成形プラスチックでできており、電解液の放電を防ぐために上部に配置されます。容器の底には4つのリブがあり、そのうちの2つは正極板を支え、他の2つは負極板を支えています。

2.プレート：鉛蓄電池プレートはさまざまなデザインで、すべて鉛と活物質で構成されるある種のグリッドで構成されています。グリッドは、電流を伝導し、電流を活性物質に均等に割り当てるために必要です。電流が均等に分散されていないと、活性物質が脱落します。

バッテリープレートには、成形プレートと貼り付けプレートの2種類があります。形成されたプレートは主に静電気電池に使用され、重くて高価です。これらのプレートは耐久性が長く、一定の充放電の過程でも活気のある部品を簡単に失うことはありません。貼り付けられたプレートは、それらの正のプレートからではなく、主に負のプレートの構築に使用されます。

3.バッテリー端子：バッテリーにはマイナス端子とプラス端子があります。プラス端子の直径は17.5mmで、直径16mmのマイナス端子よりも上部がわずかに大きくなっています。

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4.セパレーター：これらは、化学的に処理された鉛材、ガラス繊維のマット、スポンジ状のゴム、およびガラス繊維のマットから作られた非導電性物質の小さなシートであり、セパレーターを互いに保護するためにネガティブとポジティブの間にあります。セパレーターは片側が直立しており、反対側は滑らかです。

5.アクティブコンポーネント：アクティブコンポーネントは、主に充電および放電時にバッテリーで発生する化学反応プロセスに積極的に寄与するコンポーネントです。アクティブなコンポーネントは次のとおりです。

海綿状鉛：この物質は負の有効成分を形成します

過酸化鉛：これは正の有効成分です。

希硫酸：主に電解液として使用されます。

正と負の両方の活性物質であるスポンジと鉛は、機械的強度が低く、単独で使用できます。

鉛蓄電池の構造動作原理

鉛蓄電池の充電と放電のプロセスには膨大な化学物質が関係しています。希硫酸H2SO4分子は、酸が溶解すると2つの部分に分かれます。マイナスイオンとマイナスSO4-イオンを生成します。 2つの電極、つまりアノードとカソードが接続されています。 2つの電極、すなわちカソードとアノードがプレートとして接続されています。カソードは正イオンを引き付け、アノードは負イオンを引き付けます。バッテリーには、化学反応、充電、放電の2つの状態があります

乾式鉛蓄電池の構造

これらのバッテリーは、湿式充電タイプの保管に固有の問題のために導入されました。当時、電池の製造に使用されていた材料は、湿式充電された電池は、使用されていないときに高い自己放電率と硫黄を被り、棚で劣化したものでした。乾式充電されたバッテリーは、顧客に新しいバッテリーを提供し、流通業者や小売業者に幅広い製品や大量の在庫を安全に移動する手段を提供しました。多くの場合、乾電池を充電することで輸送は簡単で安価でした。

技術の進歩により、メンテナンスが少なく、メンテナンスフリーのバッテリーが実現しました。一部の市場では、ウェット充電システムの問題が解消されました。今日、乾電池は小売市場ではめったに見られません。ただし、他の市場では依然としてこれらのバッテリーが必要であり、輸出市場への出荷を容易にするために乾式充電が行われます。

バルブ調整鉛酸電池の構造

バルブ制御鉛蓄電池（VRLA）は、密閉型鉛蓄電池（SLA）とも呼ばれ、メッキセパレーターに吸収されるか、ゲルに形成される電解質の量が限られている一種の鉛蓄電池です。正と負のプレートに適合し、セル内の酸素の再結合を容易にします。

VRLAバッテリーの2つの基本的な種類は、吸収性ガラスマットとゲルセルです。ゲルセルは、バルブ制御の鉛酸バッテリーです。AGMバッテリーは、電解質を収容し、プレートを分離するのに役立つグラスファイバーメッシュがバッテリープレート間に付属しています。バッテリーセルは、通常の鉛蓄電池セルと同様の平板でできています。これらのバッテリーは、バッテリーが水素ガスの圧力を高め始めたときに作動する圧力逃が弁で構成されています。これは、バッテリーが再充電されたことを意味します。このバルブを作動させると、一定量のガスが漏れ、バッテリー容量が減少します。

このタイプのバッテリーは、一般的な鉛バッテリーとは異なり、あらゆるタイプの酸漏れを回避し、プレートの垂直方向の位置合わせが発生するかどうかを考慮するために垂直方向に保持する必要があるため、任意の方向に位置合わせできます。垂直方向の配置と比較して、水平方向の配置は耐用年数を改善します。以下は、バルブ調整鉛酸バッテリーの利点です。

VRLAバッテリーはメンテナンスの必要がなく、定期的に水を補充する必要もありません。

それは換気需要を減らします。

VRLAバッテリーの容量範囲が広い（12,000 Ah）

VRLAバッテリーの寿命は長くなり、これらのバッテリーの耐用年数は約10年になります。

VRLAバッテリーは安価です