VRLA電池とは
VRLA電池（バルブ調整式鉛蓄電池）は、電解液が吸収分離器またはゲル内に固定された密閉型またはバルブによって調整される電池です。VRLA電池は、各セルを密閉するゴム製のプラグを持っており、過剰なガス化の際にはこれらのプラグが開いて内部圧力を解放します。すなわち、安全プラグはガス漏れを調整します。VRLA電池は非常に低い内部インピーダンスを持ち、高出力を供給することができ、比較的長いサービス寿命を有します。深放電されても、VRLA電池は80％の放電深度（DoD）を提供するのに対し、通常の洪水型電池は同じサイクル寿命を達成するために50％DoDで指定されています。VRLA設計は洪水型鉛蓄電池よりも軽く、自己放電が低く、洪水型よりも最大5倍速く充電できますが、エネルギー密度は比較的低いです。
VRLA電池の主要なタイプ
VRLA電池には主に2つのタイプがあります：
- 吸収ガラスマット（AGM）: AGM鉛蓄電池は、電解液内に小さなガスチャネルがあるバルブ調整式鉛蓄電池の一種です。AGM電池は、電池プレート間に電解液を含み、プレートを分離するためのガラス繊維メッシュが特徴です。充電中の過充電またはフロート充電時に正極で生成される酸素は負極に輸送され、再利用されます。この再結合プロセスは閉鎖型酸素サイクル（COC）と呼ばれ、充電中の副反応で消費される水を水素と酸素の反応によって再生することで、水の損失を大幅に減少させます。その結果、メンテナンスフリーになります。AGM電池は、幅広い温度範囲内で従来の電池よりも自己放電に対してより耐性があります。鉛蓄電池と同様に、AGM電池の寿命を最大化するためには、メーカーの充電仕様に従うことが重要であり、電圧調整型充電器の使用が推奨されます。
- ゲルセル（ゲル電池）: 現代のゲル電池は、ゲル化された電解液を持つVRLA電池です。ゲル電池は、湿式（非密閉）電池に共通する電解液の蒸発やこぼれ（およびそれに伴う腐食問題）を減少させ、衝撃や振動に対する耐性が大きくなります。化学的には湿式電池とほぼ同じですが、鉛板内のアンチモンがカルシウムに置き換えられ、ガス再結合が行われます。硫酸は煙霧状のシリカと混合され、その結果得られる質量はゲル状で不動です。湿式鉛蓄電池と異なり、これらの電池は立てて保管する必要はありません。鉛蓄電池と同様に、AGM電池の寿命を最大化するためには、メーカーの充電仕様に従うことが重要であり、電圧調整型充電器の使用が推奨されます。
鉛蓄電池の化学 – 動作原理
鉛蓄電池の動作原理は、充電および放電中に発生する化学プロセスによって説明できます。放電中、陽極でPb + SO42- → PbSO4 + 2e–のプロセスが発生します。鉛は電解液と酸化して硫酸鉛を生成し、2つの電子を放出します。陰極ではPbO2 + SO42- + 4H+ + 2e– → PbSO4 + 2H2Oという反応で鉛酸化物の還元が起こります。生成した硫酸鉛は電極にコーティングとして、またある程度は筐体の底にも堆積します。放電過程で硫酸が消費されるため、電解液の密度を測定することでSoCを決定できます。充電中には、放電中に形成された硫酸鉛が鉛および還元された鉛酸化物にそれぞれ酸化されます。硫酸鉛が完全に消費され、充電過程が停止しない場合、電解液の電気分解が始まります。高充電電圧での過充電は、水の電気分解によって酸素と水素ガスを生成し、これらが泡となって逃げてしまいます。密閉型電池には、水素ガスが水に再結合できるように、換気口の上に触媒（Pd、Pt）があります。結果として得られるセル電圧は、ガルバニ系列から決定できます。酸化還元反応の総電圧は次のようになります：E0 = 1.68V – ( – 0.36V) = 2.04V。
