ما هي بطارية الرصاص الحمضية؟

اخترعها الطبيب الفرنسي غاستون بلانتيفي عام 1859 ، كان حمض الرصاص أول بطارية قابلة لإعادة الشحن للاستخدام التجاري.على الرغم من تقدم العمر ، لا تزال كيمياء الرصاص مستخدمة على نطاق واسع اليوم.هناك أسباب وجيهة لشعبيتها.حمض الرصاص يمكن الاعتماد عليه وغير مكلف على أساس التكلفة لكل واط.هناك عدد قليل من البطاريات الأخرى التي توفر طاقة ضخمة بتكلفة زهيدة مثل حمض الرصاص ، وهذا يجعل البطارية فعالة من حيث التكلفة للسيارات وسيارات الجولف والرافعات الشوكية وإمدادات الطاقة البحرية وغير المنقطعة (UPS).

يتكون الهيكل الشبكي لبطارية الرصاص الحمضية من سبيكة الرصاص.الرصاص النقي طري للغاية ولن يدعم نفسه ، لذلك يتم إضافة كميات صغيرة من المعادن الأخرى للحصول على القوة الميكانيكية وتحسين الخواص الكهربائية.المواد المضافة الأكثر شيوعًا هي الأنتيمون والكالسيوم والقصدير والسيلينيوم.غالبًا ما تُعرف هذه البطاريات باسم "الرصاص - الأنتيمون" و "الرصاص كالسيوم".

تعمل إضافة الأنتيمون والقصدير على تحسين الدورة العميقة ولكن هذا يزيد من استهلاك المياه ويزيد من الحاجة إلى ذلكتعادل.يقلل الكالسيوم من التفريغ الذاتي ، ولكن لوح الرصاص والكالسيوم الإيجابي له تأثير جانبي على النمو بسبب أكسدة الشبكة عند الشحن الزائد.تستخدم بطاريات حمض الرصاص الحديثة أيضًا عوامل المنشطات مثل السيلينيوم والكادميوم والقصدير والزرنيخ لخفض محتوى الأنتيمون والكالسيوم.

حمض الرصاص ثقيل وأقل متانة من الأنظمة القائمة على النيكل والليثيوم عند تدويره بعمق.يؤدي التفريغ الكامل إلى إجهاد وكل دورة تفريغ / شحن تحرم البطارية بشكل دائم من قدر ضئيل من السعة.تكون هذه الخسارة صغيرة عندما تكون البطارية في حالة تشغيل جيدة ، ولكن يزداد التلاشي بمجرد انخفاض الأداء إلى نصف السعة الاسمية.تنطبق خاصية التآكل هذه على جميع البطاريات بدرجات مختلفة.

اعتمادًا على عمق التفريغ ، يوفر حمض الرصاص لتطبيقات الدورة العميقة 200 إلى 300 دورة تفريغ / شحن.الأسباب الرئيسية لدورتها القصيرة نسبيًا هي تآكل الشبكة على القطب الموجب ، واستنفاد المادة الفعالة وتمدد الألواح الموجبة.تتسارع ظاهرة الشيخوخة هذه في درجات حرارة التشغيل المرتفعة وعند سحب التيارات عالية التفريغ.

يعد شحن بطارية الرصاص الحمضية أمرًا بسيطًا ، ولكن يجب مراعاة حدود الجهد الصحيحة.يؤدي اختيار حد الجهد المنخفض إلى حماية البطارية ، لكن هذا ينتج عنه أداء ضعيف ويسبب تراكم الكبريت على اللوحة السلبية.يعمل حد الجهد العالي على تحسين الأداء ولكنه يتسبب في تآكل الشبكة على اللوحة الموجبة.بينما يمكن عكس الكبريتات إذا تمت خدمتها في الوقت المناسب ، فإن التآكل يكون دائمًا.

حمض الرصاص لا يصلح للشحن السريع ومع معظم الأنواع ، يستغرق الشحن الكامل 14-16 ساعة.يجب دائمًا تخزين البطارية في حالة شحن كاملة.تسبب الشحن المنخفض الكبريت ، وهي حالة تسرق أداء البطارية.إن إضافة الكربون على القطب السالب يقلل من هذه المشكلة ولكن هذا يقلل من الطاقة المحددة.

يتمتع حمض الرصاص بعمر معتدل ، ولكنه لا يخضع للذاكرة مثل الأنظمة القائمة على النيكل ، كما أن الاحتفاظ بالشحن هو الأفضل بين البطاريات القابلة لإعادة الشحن.بينما يفقد NiCd حوالي 40 في المائة من طاقته المخزنة في ثلاثة أشهر ، يقوم حمض الرصاص بتفريغ نفس الكمية في عام واحد.تعمل بطارية الرصاص الحمضية بشكل جيد في درجات الحرارة الباردة وتتفوق على أيونات الليثيوم عند التشغيل في ظروف تحت الصفر.وفقًا لـ RWTH ، آخن ، ألمانيا (2018) ، تبلغ تكلفة حمض الرصاص المغمور حوالي 150 دولارًا لكل كيلوواط ساعة ، وهي واحدة من أقل تكلفة البطاريات.