Изобретен французским врачом Гастон Плантев 1859 году свинцово-кислотная батарея была первой перезаряжаемой батареей для коммерческого использования.Несмотря на преклонный возраст, химия свинца продолжает широко использоваться и сегодня.Есть веские причины для его популярности;свинцово-кислотные аккумуляторы надежны и недороги по цене за ватт.Есть несколько других аккумуляторов, которые обеспечивают большую мощность так же дешево, как свинцово-кислотные, и это делает аккумулятор рентабельным для автомобилей, гольф-каров, вилочных погрузчиков, морских судов и источников бесперебойного питания (ИБП).
Сетчатая структура свинцово-кислотного аккумулятора изготовлена из свинцового сплава.Чистый свинец слишком мягок и не поддерживает сам себя, поэтому добавляются небольшие количества других металлов, чтобы получить механическую прочность и улучшить электрические свойства.Наиболее распространенными добавками являются сурьма, кальций, олово и селен.Эти батареи часто называют «свинцово-сурьмяными» и «свинцово-кальциевыми».
Добавление сурьмы и олова улучшает глубокую цикличность, но это увеличивает потребление воды и обостряет потребность вуравнивать.Кальций уменьшает саморазряд, но положительная свинцово-кальциевая пластина имеет побочный эффект увеличения из-за окисления сетки при перезарядке.В современных свинцово-кислотных батареях также используются легирующие добавки, такие как селен, кадмий, олово и мышьяк, для снижения содержания сурьмы и кальция.
Свинцово-кислотные тяжелы и менее долговечны, чем системы на основе никеля и лития при глубоком цикле.Полный разряд вызывает напряжение, и каждый цикл разрядки/зарядки постоянно лишает батарею небольшого количества емкости.Эти потери невелики, пока батарея находится в хорошем рабочем состоянии, но потери увеличиваются, когда производительность падает до половины номинальной емкости.Эта характеристика износа применима ко всем батареям в разной степени.
В зависимости от глубины разряда свинцово-кислотные аккумуляторы для систем глубокого разряда обеспечивают от 200 до 300 циклов разрядки/зарядки.Основными причинами его относительно короткого срока службы являются коррозия сетки на положительном электроде, истощение активного материала и расширение положительных пластин.Это явление старения ускоряется при повышенных рабочих температурах и больших разрядных токах.
Зарядка свинцово-кислотного аккумулятора проста, но необходимо соблюдать правильные пределы напряжения.Выбор низкого предела напряжения защищает батарею, но это приводит к снижению производительности и вызывает накопление сульфатации на отрицательной пластине.Высокое ограничение напряжения улучшает производительность, но вызывает коррозию сетки на положительной пластине.Хотя сульфатацию можно обратить вспять при своевременном обслуживании, коррозия необратима.
Свинцово-кислотные не поддаются быстрой зарядке, и для большинства типов полная зарядка занимает 14–16 часов.Аккумулятор всегда должен храниться полностью заряженным.Низкий заряд вызывает сульфатацию, состояние, которое снижает производительность батареи.Добавление углерода на отрицательный электрод уменьшает эту проблему, но снижает удельную энергию.
Свинцово-кислотные аккумуляторы имеют умеренный срок службы, но они не подвержены памяти, как системы на основе никеля, а удержание заряда является лучшим среди перезаряжаемых аккумуляторов.В то время как NiCd теряет примерно 40% накопленной энергии за три месяца, свинцово-кислотные аккумуляторы саморазряжаются на такое же количество энергии за год.Свинцово-кислотный аккумулятор хорошо работает при низких температурах и превосходит литий-ионный при работе в минусовых условиях.По данным RWTH, Ахен, Германия (2018 г.), стоимость залитой свинцово-кислотной батареи составляет около 150 долларов США за кВтч, что является одним из самых низких показателей для аккумуляторных батарей.
Время публикации: 13 ноября 2021 г.