鉛蓄電池の構成と反応、特徴

鉛蓄電池の構成・反応・特徴

 

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
硫酸(H2SO4)の分子式・電子式・構造式

 

 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。

 

特に鉛蓄電池では、平均作動電圧が12V程度の組電池を使用する製品が多く、この製品との互換を得るためにはリン酸鉄リチウムを使用したリチウムイオンバッテリー(LiFeバッテリー:リフェバッテリー)を使用することが電圧的に、ちょうどいいです。

 

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
硫酸(H2SO4)の分子式・電子式・構造式

 

鉛蓄電池の構成と反応、特徴 関連ページ

電池関連の用語まとめ
容量(Ah,mAh容量),組電池の容量,セルバランス,SOC,DODとは?
【電池の容量】mAh,Ah(アンペアアワー)からWh(ワットアワー)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
リチウムイオン電池の組電池とは?組電池の接続方法と容量、電圧
Wh容量、SOC-OCV曲線、充放電曲線とは?【リチウムイオン電池の用語】
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?一般的なリチウムイオン電池のサイクル試験条件と結果【リチウムイオン電池などの二次電池の用語】
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(捨て方)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?)
【リチウムイオン電池とエネルギー密度】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 電池の種類と電圧の関係は?
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
電池の残量を測定する方法(マンガン電池、アルカリ電池からリチウムイオン電池まで)
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【リチウムイオン電池の動作原理・仕組み】
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?【リチウムイオン電池の用語】
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 計算・変換方法は?
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、カソードとは何?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+? 2個にした時はどう記載する?
単位N(ニュートン)とkgf(キログラムフォース)の違いと変換方法 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?誤飲してしまったらどうなる?
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?OCP(開回路電位、開放電位)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?【リポバッテリー】
リチウムイオン電池の活性化過電圧、濃度過電圧、IR損(IRドロップ)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
リチウムイオン電池のドライアップとは?
電動ドライバー用バッテリーの特徴【リチウムイオン電池と二カド電池の違い】
リチウムイオン電池とアルカリ電池の違いは?
冬にスマホは電池の減りが早くなるのか?リチウムイオンバッテリーが寒さに弱い理由は?【スマホ用バッテリー】
リチウムイオン電池の特徴まとめ
リチウムイオン電池に穴が開いたらどうなるのか?対処方法は?
リチウムイオン電池に含まれる危険物のまとめ
リチウムイオン電池から匂いがした場合の対処方法は?【甘い匂い】
リチウムイオン電池を並列接続すると容量が上がる?電圧は変化する?【並列接続時の問題】
リチウムイオン電池を直列接続すると容量は上がる?電圧は変化する?【直列接続時の問題】
リチウムイオン電池の検査工程、充放電検査装置
リチウムイオン電池の評価項目・評価試験【求められる特性は?】
リチウムイオン電池の長期保存(保管)方法は?満充電状態が良いのか?放電状態が良いのか?
【鉛蓄電池の代替鉛蓄電池】リチウムイオン電池と鉛蓄電池の違い
リチウムイオン電池のUPSとは?
リチウムイオン電池の有害性は?
リチウムイオン電池のリフレッシュ方法は存在するのか?【リチウムイオン電池の復活】
リチウムイオン電池のセルとは?6セルなどの表記されているセル数とは何を表している?
リチウム含有量の計算方法【リチウムイオン電池やリチウム金属電池に使用?】
リチウムイオン電池におけるサーミスターとは?サーミスタ-の役割は?
リチウムイオン電池が膨らむ原因と対処方法は?
電動アシスト自転車(電動自転車)用のバッテリーを長持ちさせる方法は?リフレッシュ方法はあるのか?
電池の逆接続とは?逆接続と危険性
【リポバッテリーの発火事故】リポバッテリー(リチウムポリマー電池)の発火事故のメカニズム(原理)は?
リポバッテリーとリフェバッテリーの違いは?【リチウムイオン電池との関係性】
リチウムイオン電池の異常時に発生するガスの成分は?吸うと危険?
電池におけるガスケットとは?【リチウムイオン電池のガスケット】
電池におけるハイレート特性とは?【リチウムイオン電池のハイレート】
電池における低温特性とは?【リチウムイオン電池の低温特性】
18650リチウムイオン電池とは?
電池における高温特性とは?【リチウムイオン電池の高温特性】
電池における温度範囲とは?【リチウムイオン電池の動作温度範囲】
リチウムイオン電池とその種類【コバルト系?マンガン系?オリビン系?】
【電池はなぜ劣化する?】リチウムイオン電池の劣化のメカニズム(原理)
リチウムイオン電池におけるIV試験・IV特性とは?
燃料電池(PEFC)の活性化過電圧、濃度過電圧、IR損とは?
燃料電池(PEFC)におけるIV試験・IV特性とは?
リチウムイオン電池におけるインターカレーションとは?
電池切れとはどのような状態のことか?
リチウムイオン電池を落下させたら危険なのか?
リチウムイオン電池は使い始めの慣らしは必要なのか?【活性化工程】
電池における放電特性とは?【リチウムイオン電池の放電】
電池におけるモジュールとは?【リチウムイオン電池のモジュール】
電池における充電特性とは?【リチウムイオン電池の充電】
電池切れの乾電池を温めると一時的に復活するのは本当なのか【裏ワザ?】
リチウムイオン電池を冷凍させると復活するという噂は本当なのか?【裏ワザ】
リチウムイオン電池関連の用語のLIBとは何のこと?
リチウムイオン電池とノーベル賞の関係
全固体電池で急速充電が可能な理由
スマホバッテリーを充電するタイミングはいつからがいいののか【充電時の残量】
リチウムイオン電池における導電パスの意味
乾電池の並べ方
電池切れの乾電池を振ると一時的に復活するのは本当なのか【裏ワザ?】
電池が熱いときの対処方法【急に熱くなる理由】
電池における転極とは【リチウムイオン電池の転極】
リチウムイオン電池に含まれるレアメタルとは?
電池から漏れている液が目に入ると失明することがあるのか?
リチウムイオン電池とリチウムイオン二次電池は違うものなのか
電池の保管時にラップやビニールやテープで巻いた方がいいのか?【電池の保管・保存の方法と容器の選定】
猛暑での車内の温度は?リチウムイオン電池を車内に放置してしまっても大丈夫なのか【モバイルバッテリーやタブレットの社内放置】
ヒートシンクとは?リチウムイオン電池とヒートシンク
リチウムイオン電池を急速充電すると劣化が速くなるのか?【急速充電のメリット・デメリット】
電池が腐ることはあるのか?電池についている白い粉は危険なのか?
リチウムイオン電池は充電回数が増えると劣化しやすいのか【iphoneなどのスマホ】
電池につないだ豆電球は直列つなぎと並列つなぎではどっちが明るくなるのか

HOME プロフィール お問い合わせ