Свинцово-кислотный аккумулятор, также известный как свинцово-кислотный аккумулятор, представляет собой тип аккумулятора, электроды которого в основном состоят из свинца, а электролит - из раствора серной кислоты. Обычно их разделяют на два типа: батареи открытого типа и батареи с клапанным управлением. Первый требует регулярного обслуживания впрыском кислоты, а второй является необслуживаемым аккумулятором.
Свинцово-кислотные аккумуляторы — это самый ранний тип перезаряжаемых батарей, изобретенный французским физиком Гастоном Плантом в 1859 году. Хотя они имеют очень низкое соотношение энергии к весу и низкое соотношение энергии к объему, их способность обеспечивать высокие импульсные токи означает, что аккумулятор имеет относительно большое соотношение мощности и веса. Эти особенности, наряду с их низкой стоимостью, делают их привлекательными для использования в автомобилях для обеспечения высокого тока, необходимого для запуска двигателей.
Хотя химия свинца достигла зрелости, она все еще широко используется сегодня. Причин его популярности достаточно. Свинцово-кислотный продукт надежен и недорог, исходя из стоимости ватта. Практически ни одна другая батарея не может обеспечить высокую мощность так же дешево, как свинцово-кислотная, что делает ее экономически эффективной в автомобилях, гольф-карах, вилочных погрузчиках, кораблях и источниках бесперебойного питания (ИБП).
Сетчатая структура свинцово-кислотных аккумуляторов изготовлена из свинцового сплава. Чистый свинец слишком мягок, чтобы поддерживать себя, поэтому для придания механической прочности и улучшения электрических характеристик в него было добавлено небольшое количество других металлов. Наиболее распространенными добавками являются сурьма, кальций, олово и селен. Эти батареи обычно называют «свинцово-сурьмяными» и «свинцово-кальциевыми».
Добавление сурьмы и олова может улучшить глубокую циркуляцию, но это увеличит потребление воды и потребность в балансе. Кальций может уменьшить саморазряд, но свинцово-кальциевые пластины могут иметь побочные эффекты роста из-за окисления затвора во время перезарядки. В современных свинцово-кислотных аккумуляторах также используются легирующие присадки, такие как селен, кадмий, олово и мышьяк, для снижения содержания сурьмы и кальция.
Во время глубокого цикла свинцово-кислотные системы тяжелее, чем системы на основе никеля и лития, и имеют меньшую долговечность. Полная разрядка приводит к перенапряжению, и каждый цикл разрядки/зарядки навсегда лишает батарею небольшого количества заряда. Когда батарея находится в исправном рабочем состоянии, потери минимальны, но как только производительность упадет до половины номинальной емкости, затухание увеличится. Эта характеристика износа в разной степени применима ко всем батареям.
В зависимости от глубины разряда свинцово-кислотные аккумуляторы, используемые для глубокого цикла, могут обеспечить от 200 до 300 циклов разрядки/зарядки. Основными причинами его относительно короткого срока службы являются коррозия затвора положительного электрода, истощение активных материалов и расширение пластины положительного электрода. При более высоких рабочих температурах и при больших токах разряда это явление старения будет ускоряться.
Зарядка свинцово-кислотных аккумуляторов проста, но необходимо соблюдать правильные пределы напряжения. Выбор нижнего предела напряжения может привести к повреждению аккумулятора, но может привести к ухудшению производительности и накоплению сульфата на пластине отрицательного электрода. Ограничение высокого напряжения может улучшить производительность, но приведет к коррозии затвора на пластине положительного электрода. При своевременном ремонте сульфатацию можно обратить вспять, но коррозия остается постоянной.
Свинцово-кислотные аккумуляторы невозможно зарядить быстро, и для большинства типов полная зарядка занимает от 14 до 16 часов. Аккумулятор всегда должен быть полностью заряжен. Низкий заряд аккумулятора может привести к сульфатации, что может привести к ухудшению работы аккумулятора. Добавление углерода к отрицательному электроду может уменьшить эту проблему, но также может снизить удельную энергию.
