Apa itu Baterai Asam Timbal?

Diciptakan oleh dokter Prancis Gaston Plantépada tahun 1859, asam timbal adalah baterai isi ulang pertama untuk penggunaan komersial.Meskipun usianya sudah lanjut, kimia timbal terus digunakan secara luas hingga saat ini.Ada alasan bagus untuk popularitasnya;asam timbal dapat diandalkan dan murah dengan basis biaya per watt.Ada beberapa baterai lain yang menghasilkan daya massal semurah asam timbal, dan ini membuat baterai hemat biaya untuk mobil, mobil golf, forklift, kelautan, dan catu daya tak terputus (UPS).

Struktur kisi baterai asam timbal terbuat dari paduan timbal.Timbal murni terlalu lunak dan tidak dapat menopang dirinya sendiri, sehingga sejumlah kecil logam lain ditambahkan untuk mendapatkan kekuatan mekanik dan meningkatkan sifat kelistrikan.Aditif yang paling umum adalah antimon, kalsium, timah dan selenium.Baterai ini sering dikenal sebagai "timbal-antimon" dan "kalsium timbal".

Menambahkan antimon dan timah meningkatkan siklus dalam tetapi ini meningkatkan konsumsi air dan meningkatkan kebutuhanmenyamakan.Kalsium mengurangi self-discharge, tetapi pelat timbal-kalsium positif memiliki efek samping tumbuh karena oksidasi jaringan saat diisi berlebihan.Baterai asam timbal modern juga menggunakan zat doping seperti selenium, kadmium, timah, dan arsenik untuk menurunkan kandungan antimon dan kalsium.

Asam timbal berat dan kurang tahan lama dibandingkan sistem berbasis nikel dan litium saat didaur ulang.Pengosongan penuh menyebabkan ketegangan dan setiap siklus pengosongan/pengisian secara permanen merampas sebagian kecil kapasitas baterai.Kerugian ini kecil saat baterai dalam kondisi pengoperasian yang baik, tetapi kepudaran meningkat setelah kinerja turun menjadi setengah dari kapasitas nominal.Karakteristik keausan ini berlaku untuk semua baterai dalam berbagai tingkatan.

Bergantung pada kedalaman pelepasan, asam timbal untuk aplikasi siklus dalam menghasilkan 200 hingga 300 siklus pelepasan/pengisian.Alasan utama untuk siklus hidup yang relatif singkat adalah korosi grid pada elektroda positif, penipisan bahan aktif dan perluasan pelat positif.Fenomena penuaan ini dipercepat pada suhu operasi yang tinggi dan saat menarik arus pelepasan yang tinggi.

Mengisi baterai asam timbal itu sederhana, tetapi batas voltase yang benar harus diperhatikan.Memilih batas voltase rendah melindungi baterai, tetapi ini menghasilkan kinerja yang buruk dan menyebabkan penumpukan sulfasi pada pelat negatif.Batas tegangan tinggi meningkatkan kinerja tetapi membentuk korosi jaringan pada pelat positif.Sementara sulfasi dapat dibalik jika diservis tepat waktu, korosi bersifat permanen.

Asam timbal tidak cocok untuk pengisian cepat dan pada sebagian besar jenis, pengisian penuh membutuhkan waktu 14-16 jam.Baterai harus selalu disimpan dalam keadaan terisi penuh.Daya rendah menyebabkan sulfasi, suatu kondisi yang merampas kinerja baterai.Menambahkan karbon pada elektroda negatif mengurangi masalah ini tetapi menurunkan energi spesifik.

Asam timbal memiliki masa hidup sedang, tetapi tidak tunduk pada memori seperti sistem berbasis nikel, dan retensi muatan paling baik di antara baterai yang dapat diisi ulang.Sementara NiCd kehilangan sekitar 40 persen energi yang tersimpan dalam tiga bulan, asam timbal melepaskan diri dengan jumlah yang sama dalam satu tahun.Baterai asam timbal bekerja dengan baik pada suhu dingin dan lebih unggul daripada lithium-ion saat beroperasi dalam kondisi di bawah nol.Menurut RWTH, Aachen, Jerman (2018), biaya asam timbal yang tergenang adalah sekitar $150 per kWh, salah satu yang terendah dalam baterai.