鉛蓄電池の特徴 | セルの電圧、容量、自己放電

鉛蓄電池の特徴

鉛蓄電池は、二次(充電可能)電池であり、筐体、2枚の鉛製プレート(正極と負極)、および37%硫酸(H2SO4)の電解液を含んでいます。液体電解液を未密封の容器に含むため、安全な水素ガスの分散を保証するために立てて保管し、換気を良くする必要があります。鉛蓄電池は、クーロン効率が85%、エネルギー効率が約70%とされています。電気エネルギーの供給量に対して比較的重いものの、低コストで大電流を供給できるため、重量や取り扱いよりも容量(約10 Ah以上)が重要な場所で一般的に使用されます。このバッテリーのデメリットは、他のバッテリーシステムに比べて深放電に非常に敏感であり、鉛の高密度のため特定エネルギーが低いことです。

鉛蓄電池の主要な特性

各バッテリーの能力を比較し理解するためには、バッテリータイプごとに特有の重要なパラメーターが存在します。これらのパラメーターは、特定の品質が求められる際の参考となります。

セル電圧

電池の電圧は、電気化学反応における正極と負極の材料の電位差によって生じます。自動車用バッテリーの一般的な電圧は12ボルト(DC)ですが、このバッテリーは6つの2V鉛セルで構成されています。

カットオフ電圧

カットオフ電圧は、許容最低電圧です。一般的には、この電圧がバッテリーの「空」状態を定義します。鉛蓄電池(ゲルセル、AGM、水没型を問わず)は、11.6ボルトでカットオフすべきです。

容量

クーロメトリック容量は、バッテリーを100%のSOCからカットオフ電圧まで一定の放電電流で放電した際に得られる総アンペア時数です。自動車用バッテリーの平均的な容量は約70 Ahで、3.5 Aの電流で指定されています。

Cレート

Cレートは、バッテリーの放電または充電速度を最大容量に対して表すために使用されます。単位はh−1です。1Cレートは、放電電流が1時間でバッテリー全体を放電することを意味します。

自己放電

バッテリーは、接続されていなくても徐々に自己放電します。これは、負荷がかからない状態でセル内で発生する非電流生成の「副」化学反応によるものです。中程度の温度で保管された鉛蓄電池の自己放電率は、月に5%と推定されます。この率は温度が上昇すると増加し、硫酸化のリスクが高まります。

劣化

充放電サイクルごとに、充電式バッテリーにはある程度の劣化が発生します。劣化は、電解液が電極から移動したり、活性物質が電極から剥がれ落ちたりすることによって通常発生します。ディープサイクルバッテリーは、200回から3000回以上の放電/充電サイクルを提供できます。スターティングバッテリーは持続的な放電には設計されておらず、50-60回の使用サイクルでのみ持続します。

放電深度

放電深度は、バッテリーから引き出されたエネルギーの量を、全容量の割合として表したものです。たとえば、40 Ahが引き出された100 Ahのバッテリーは、40%の放電深度(DOD)を経験したことになります。

Characteristics of Lead-acid Batteries

 

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