鉛蓄電池の構成と反応、特徴

鉛蓄電池の構成

 

こちらのページでは

 

・鉛蓄電池の構成材料
・鉛蓄電池の反応

 

について解説しています。

 

 

鉛蓄電池の構成材料

鉛蓄電池は繰り返し充放電が出来る二次電池に分類されます。

 

また、鉛電池は歴史が非常に長く、1859年にフランスのブランテさんにより発明されてからなお、現在でも多くの製品として鉛電池が採用されています。

 

鉛電池はベント式と呼ばれる液式と制御弁式(密閉式)の2種類があります。

 

こちらのページでは、ベント式の鉛電池の構成と反応、特徴について解説します。

 

 

電池の構成と役割



 
正極
 
正極は、直接反応のやりとりをする正極活物質である酸化鉛(PbO2)から構成されます。リチウムイオン電池等とは違い、直接反応に関わる活物質と電気エネルギーを集める集電箔が同じもの(酸化鉛)で構成されます。
 
リチウムイオン電池では、活物質にいくつかの種類がありますが、鉛蓄電池は1900年代から長期間に渡り研究が進み、大方の最適化がされているため、酸化鉛を使用することが一般的と言えるでしょう。

 

 


負極

 

正極は、直接反応のやりとりをする負極活物質である鉛(Pb)から構成されます。正極と同様に、リチウムイオン電池等とは違い、直接反応に関わる活物質と電気エネルギーを集める集電箔が同じもの(鉛)で構成されます。

 

負極においても正極同様に、大方の最適化がされているため鉛を使用することが一般的です。

 

 

 

セパレータ   セパレータは正極と負極の短絡を防ぎつつ、反応に関わる各イオンを通過させることや電解液をセパレータ中に保持するという役割を持っています。   親水性PE繊維にSiO粉末を混ぜた紙セパが使用されることが一般的です。

 

 

電解液
 
電解液は各イオンを運ぶだけでなく、正極活物質や負極活物質でおこる反応と関わります。そのため、活物質の一部として考えられます。
 
電解液には、希硫酸(H2SO4)が使用されることが一般的です。

 

 
ケース(電槽とも呼びます)
 
ケースは内部の保護や電解液漏洩防止などの電池として内部電気的エネルギーを保護する役割を持っています。

 

主に、耐衝撃性を高めたPP樹脂が使用されます。
 
 
 

 

関連記事

容量(Ah,mAh)とは?
エネルギー密度とは?
電池の内部抵抗、作動電圧とは?
マンガン乾電池の構成と反応
アルカリマンガン乾電池の構成と反応
ニッケル・水素電池の構成と反応
ニッケル・カドミウムの構成と反応
リチウムイオン電池の構成と反応
ナトリウム硫黄電池(NAS)の構成と反応
レドックスフロー電池の構成と反応
二次電池の性能比較 作動電圧、エネルギー密度、寿命、作動温度範囲、安全性

 

 

 鉛蓄電池の反応と特徴

 

鉛蓄電池の反応

 

正極活物質に酸化鉛、負極活物質に鉛を使用する鉛蓄電池の反応式は以下の通りです。

 

 

 

放電時、上式において反応が右に進みます。

 

両極の反応において、各活物質と硫酸イオンが消費され、硫酸鉛が生成されます。

 

さらに正極からは水が生成されるために電解液の希硫酸の濃度が放電とともに低下していきます。

 

また、鉛蓄電池ではサルフェーションと呼ばれる生成した硫酸鉛が負極の鉛表面を覆い、反応を阻害する現象が起こります。

 

この場合は、速やかに取り除くことで反応の阻害を解消できます。

 

劣化した鉛電池や過放電時に起こりやすい現象です。

 

 

 鉛蓄電池の各パラメータ

 

・平均作動電圧:2.0V
・実際の質量エネルギー密度:20〜35 Wh/kg
・実際の体積エネルギー密度:50〜90 Wh/kg
・形状:角型電池がメイン

 

 
 

鉛蓄電池の特徴

 
鉛蓄電池は二次電池として非常に長い歴史がある電池であり、生産からリサイクルまでの流れ、つまり量産から回収までの流れが確立されている電池と言えます。

 

量産体制が確立されているため、リチウムイオン電池などの他の二次電池と比較すると初期コストが低く抑えられます。

 

エンジン始動用電池から自動車用電池などとして幅広く採用されています。

 

ただし、材料に鉛を使用しているために質量が大きくなり、エネルギー密度がリチウムイオン電池などの他の二次電池より低い傾向にあります。

 

また材料に鉛を使用しているため、非常にゆっくりではありますが徐々にニッケル水素電池やリチウムイオン電池へのシフトが進んでいるとも言えるでしょう。

 

関連記事

容量(Ah,mAh)とは?

エネルギー密度とは?

電池の内部抵抗、作動電圧とは?

マンガン乾電池の構成と反応

アルカリマンガン乾電池の構成と反応

ニッケル・水素電池の構成と反応

ニッケル・カドミウムの構成と反応

リチウムイオン電池の構成と反応

ナトリウム硫黄電池(NAS)の構成と反応

レドックスフロー電池の構成と反応


二次電池の性能比較 作動電圧、エネルギー密度、寿命、作動温度範囲、安全性

 

鉛蓄電池の構成と反応、特徴 関連ページ

容量(Ah,mAh容量),組電池の容量,SOC,DODとは?
【電池の容量】mAh,AhからWhに変換する方法【飛行機持ち込み160Wh以下かどうか判定する方法】
放電終止電圧、充電上限電圧とは?
【電池設計の基礎】電池設計シートを作ろう!1 容量の設計
【エネルギー密度の計算】多孔度と真密度から電極の厚みを計算してみよう!
SOH(電池の基礎用語)とは?
電池の容量の計算方法
組電池とは?組電池の容量と電圧の計算方法
Wh容量、SOC-OCV曲線、充放電曲線とは?○
電池の評価に使われている1C,2Cとは何のこと?時間率とは?○
電池の充放電効率(クーロン効率)とは?
容量維持率とは?サイクル試験時の容量維持率
サイクル試験とは何?一般的なサイクル試験条件と結果○
サイクル試験と温度の関係性は?サイクル試験とSOCの幅の関係性
フロート試験とは何?一般的なフロート試験条件と結果○
【電池発火時の対処・消火方法】リチウムイオン電池が発火した際、水はかけるべき?
【電池はなぜ発火する?】リチウムイオン電池が発火のメカニズム(原理)
トリクル充電とは?○
CC充電とは?
CCCV充電とは?○
パルス充電とは?鉛蓄電池に使用すると寿命が延びる?
【図積分】CC充電、CCCV充電時の充電電気量の計算方法
電池はどうやって捨てる?電池の廃棄方法は?○
SOC-OCV曲線から充放電曲線をシミュレーションする方法
リチウムイオン電池の取扱い上の注意点○
リチウムイオン電池を長持ちさせる方法
リチウムイオン電池の充電時に対応していない充電器を使用した時の危険性
外部温度と電池の容量の関係(寒い方が容量小さい?)
質量エネルギー密度、体積エネルギー密度とは?
電池の分類
マンガン乾電池の構成と反応、特徴○
アルカリマンガン乾電池の構成と反応、特徴
マンガン乾電池、アルカリマンガン乾電池の構造詳細
マンガン乾電池、アルカリマンガン乾電池の放電曲線
乾電池の残量を測定する方法(マンガン電池、アルカリ電池)
アルカリマンガン乾電池表面に付着した白い粉の対処方法
ニッケル・水素電池の構成と反応、特徴
リチウムイオン電池の構成と反応、特徴○
ニッケル・カドミウム電池(ニッカド電池)の構成と反応、特徴
ナトリウム硫黄(NAS)電池の構成と反応、特徴
レドックスフロー電池の構成と反応、特徴
二次電池の性能比較 作動電圧、エネルギー密度、寿命、作動温度範囲、安全性の比較
メモリー効果とは?メモリー効果と作動電圧
オームの法則、作動電圧と内部抵抗、出力とは?
電池の劣化係数とは?
交流抵抗と直流抵抗の違い(電池における内部抵抗)
通電時間と直流抵抗の関係
電池の端子電圧と正極電位、負極電位の関係
電池の知識 分極と過電圧、充電方法、放電方法
比熱と熱容量
電池の知識 電池通電時の自己発熱
電池の知識 電池の常温時と低温時の内部抵抗の変化
リチウムイオン電池の安全性
過充電とは?過充電すると何が起こる?
【スマホの過充電?】過充電という言葉の誤った使い方
アノード、カソードって何?酸化体と酸化剤、還元体と還元剤の違いは?
電析とは何?電析と安全性
電析が起こる原因と条件 起こさないための対応策は?
電気二重層キャパシタとは?電池との違いは?
キャパシタとコンデンサ−は厳密には異なる!?EDLCの原理
【充電式電池】新しい電池と古い電池を同時に使用するとどうなる!?
コイン電池の種類と頭文字の記号
電池と燃料電池の違いは?固体高分子形燃料電池の構造と反応
電池の回路図の記号は?長い方が+? ○
単位Nとkgfの違いは? NやJをkg,m,sで表そう
電池の短絡とは?短絡が起こる場合と対策
コイン電池とボタン電池の違いは?
乾電池に記載のAAやDなどの記号は何?乾電池の大きさとパワーの違い
バイポーラ電池(バイポーラ電極使用電池)とは?メリットとデメリット
瞬低とは?瞬時電圧低下とは?
ヒューズとは?単電池や組電池におけるヒューズの役割
シャント抵抗とは?
自己放電(電池の用語)とは?
OCV(開回路電圧、開放電圧)とは?
コイン電池、ボタン電池の構造詳細、残量の測定方法
公称電圧とは?作動電圧との関係性
平均作動電圧とは?作動電圧との関係性
リチウムイオン電池とリチウム金属電池は違うもの?
リチウムイオン電池とリチウムポリマー電池は違うもの?
リチウムイオン電池の活性化過電圧、濃度過電圧、IR損とは?
電池の対向容量比とは?利用容量とは?電池設計の基礎
CC充電とCCCV充電 定電流充電と定電流定電圧充電は同じもの??
バッテリー記載のCCAとは?【バイク用バッテリー】
【大きいほど低抵抗?】リチウムイオン電池の容量と内部抵抗の関係
【内部抵抗の計算】リチウムイオン電池の内部抵抗と反応面積から予想してみよう!
【リチウムイオン電池の接触抵抗低減】Al箔やCu箔の接触抵抗を下げる方法

HOME プロフィール お問い合わせ