מהי סוללת עופרת חומצה?

הומצא על ידי הרופא הצרפתי גסטון פלנטהבשנת 1859, חומצת עופרת הייתה הסוללה הנטענת הראשונה לשימוש מסחרי.למרות גילה המתקדם, כימיה העופרת ממשיכה להיות בשימוש נרחב כיום.יש סיבות טובות לפופולריות שלו;חומצת עופרת היא אמינה וזולה על בסיס עלות לוואט.יש מעט סוללות אחרות המספקות כוח בתפזורת זול כמו חומצת עופרת, וזה הופך את הסוללה לחסכונית עבור מכוניות, מכוניות גולף, מלגזות, ספקי כוח ימיים ובלתי פסקים (UPS).

מבנה הרשת של סוללת חומצת העופרת עשוי מסגסוגת עופרת.עופרת טהורה רכה מדי ואינה תומכת בעצמה, לכן מוסיפים כמויות קטנות של מתכות אחרות כדי לקבל את החוזק המכני ולשפר את התכונות החשמליות.התוספים הנפוצים ביותר הם אנטימון, סידן, פח וסלניום.סוללות אלו ידועות לעתים קרובות כ"עופרת-אנטימון" ו"עופרת סידן".

הוספת אנטימון ופח משפרת את רכיבת האופניים העמוקה אך הדבר מגביר את צריכת המים ומגביר את הצורךלְהַשְׁווֹת.סידן מפחית פריקה עצמית, אך לצלחת העופרת-סידן החיובית יש תופעת לוואי של גידול עקב חמצון הרשת בעת טעינת יתר.סוללות עופרת מודרניות עושות שימוש גם בחומרי סימום כמו סלניום, קדמיום, בדיל וארסן כדי להוריד את תכולת האנטימון והסידן.

חומצת עופרת כבדה והיא פחות עמידה ממערכות המבוססות על ניקל וליתיום כאשר עוברות מחזור עמוק.פריקה מלאה גורמת למתח וכל מחזור פריקה/טעינה גוזל לצמיתות מהסוללה כמות קטנה של קיבולת.ההפסד הזה קטן בזמן שהסוללה במצב תפעול טוב, אבל הדהייה גדלה ברגע שהביצועים יורדים למחצית מהקיבולת הנומינלית.מאפיין שחיקה זה חל על כל הסוללות בדרגות שונות.

בהתאם לעומק הפריקה, חומצת עופרת ליישומי מחזור עמוק מספקת 200 עד 300 מחזורי פריקה/טעינה.הסיבות העיקריות לחיי המחזור הקצרים יחסית שלה הן קורוזיה ברשת על האלקטרודה החיובית, דלדול החומר הפעיל והתרחבות הלוחות החיוביים.תופעת ההזדקנות הזו מואצת בטמפרטורות עבודה גבוהות וכאשר שואבים זרמי פריקה גבוהים.

טעינת סוללת עופרת היא פשוטה, אך יש להקפיד על מגבלות המתח הנכונות.בחירה במגבלת מתח נמוך מחסה את הסוללה, אך הדבר מייצר ביצועים גרועים וגורם להצטברות של סולפטציה על הצלחת השלילית.מגבלת מתח גבוה משפרת את הביצועים אך יוצרת קורוזיה ברשת על הצלחת החיובית.בעוד שסולפאציה יכולה להתהפך אם מטופלת בזמן, קורוזיה היא קבועה.

חומצת עופרת אינה מתאימה לטעינה מהירה ועם רוב הסוגים, טעינה מלאה אורכת 14-16 שעות.יש לאחסן את הסוללה תמיד במצב טעינה מלא.טעינה נמוכה גורמת לסולפטציה, מצב שגוזל מהסוללה את הביצועים.הוספת פחמן על האלקטרודה השלילית מפחיתה בעיה זו אך זה מוריד את האנרגיה הספציפית.

לחומצת עופרת תוחלת חיים מתונה, אך היא אינה כפופה לזיכרון כמו מערכות מבוססות ניקל, ושמירת הטעינה היא הטובה ביותר מבין הסוללות הנטענות.בעוד NiCd מאבד כ-40 אחוז מהאנרגיה המאוחסנת שלהם בשלושה חודשים, חומצת עופרת מתפרקת בעצמה באותה כמות בשנה אחת.סוללת חומצת העופרת פועלת היטב בטמפרטורות קרות והיא עדיפה על ליתיום-יון כאשר היא פועלת בתנאים מתחת לאפס.לפי RWTH, Aachen, גרמניה (2018), עלות חומצת העופרת המוצפת היא כ-150 דולר לקוט"ש, אחת הנמוכות ביותר בסוללות.