鉛蓄電池の基本構造と基礎

過去 2 年間、電動三輪車分野ではリチウム電池がかなり長い間市場で非常に人気がありましたが、市場競争において鉛蓄電池が優位性を維持することに疑いの余地はありません。

つまり、鉛蓄電池は電動三輪車のルーツなのです。電動三輪車業界の関係者として、今日は鉛蓄電池の構造と基礎について詳しく説明します。

鉛蓄電池は、正極板、負極板、セパレータ、プラスチック容器、極板、極板などの重要な部品で構成されています。安全弁。各単セルの公称電圧は 2V であるため、6V または 12V の空気圧鉛蓄電池は通常、パック内の 3 つまたは 6 つのセルで構成されます。一連の独立したセルがパックに組み立てられ、自動車の電源として機能する競合バッテリーを形成します。

ここでは、鉛蓄電池のコンポーネントを具体的に見ていきます。

1. バッテリープレートグループ

電池極板群は充電された電気エネルギーを受け取り、外部に放出する役割を担う電池の核心部分であり、正極板と負極板の2種類に分かれています。プレートはグリッドと活物質で構成されています。プレートが薄いほど比容量（プレートのサイズによってもたらされる容量）が高く、スターターのパフォーマンスが向上します。バッテリーの充電および放電プロセスは、極板上の活性物質と電解質の間の電気化学反応によって実現されます。

グリッドの役割は、プレートを形成するために貼り合わせられる活性物質を収容することであり、グリッドの材質は主に鉛-アンチモン合金であり、鉛が 5% ～ 7% 含まれています。鉛を鋳型に添加すると、鋳造性能や機械的強度を向上させることができますが、水素の析出が促進され、自動放電が起こり、電解液の消耗が早くなり、電池の寿命が短くなります。

活性物質は電気化学反応の主成分です。形成プロセスが完了すると（正負極板上の活物質の変質プロセスを形成プロセスといいます）、正極板表面の活物質である多孔質二酸化鉛（PbO₂）はほとんど赤褐色になり、表面はスポンジ状になります。純粋な鉛 (博士) は灰色がかったブロンズ色になります。

正極板と負極板の両方を電解液に浸すと、2V の起電力 (起電力) が得られます。バッテリーの容量を増やすために、多くの場合、より多くの正極板と負極板をバッテリー容器に入れて 1 つの大容量セルを組み立てます。 。正極板の機械的特性が低いため、バッテリーが作動しているとき、正極板の両面に多少の違いが生じます。不一致により、アーチ状の変形や有効成分の脱落が発生します。これが、放電のバランスをとるために常にセルの内側に追加の負極板を配置する理由です。

2. バッテリーセパレーター

の役割バッテリーセパレーター硫酸溶液に浸したプラス極板とマイナス極板を分離することです。バッテリーの体積を減らすには、プラス極板とマイナス極板を密に配置する必要があります。さらに、プラスとマイナスのプレートが、通常はゴム、プラスチック、ガラス、繊維、その他の絶縁材料で作られた絶縁層によって分離されていることを確認する必要があります。

正極板と負極板の間の絶縁の役割を果たすほか、電解液中の正負イオンの通過をスムーズにし、正極板と負極板の活物質の脱落を遅らせ、正極板の振動を防止します。損害賠償。そのため、セパレータには空気孔占有率が60％であること、口径が小さいこと、耐酸性があること、有害物質が含まれていないこと、丈夫であること、電解液中での抵抗が低く化学的安定性が高いことなどの基準を満たすことが求められます。充放電の過程で正極板の化学反応が激しくなるため、電池を組み立てる際には溝を電池容器の底面に対して垂直にする必要があります。

近年、一部のメーカーは正極板を覆う封筒状のセパレーターも製造しており、これにより活物質の脱落を効果的に防止できます。

3. 電解質

電解質はプレートの活性物質のイオン化を促進し、電気化学反応を発生させることができます。電解液はバッテリー専用の硫酸と蒸留水を一定の割合で配合しています。一般的な自動車用鉛蓄電池の電解液は、密度（1.280±0.010）g/cm3（25℃）の希硫酸です。

電解液の密度はバッテリーの性能と寿命に大きな影響を与えます。電池の容量を増やし、電解液の凝固点を下げるためには、電解液の密度を高める必要があります。ただし、密度が高くなると粘度が高くなり、バッテリーの容量が低下します。さらに、さまざまな気候条件下での電解質の密度値を指定する必要があります。

一般に、温度が1℃変化するごとに、密度は0.0007g/cm3変化します。電解質の温度が上昇すると、密度が減少します。温度が下がると密度が増加します。したがって、温度は電解質の密度値を決定するための前提条件となります。電解液の標準温度は世界各国で定められており、その場合我が国は15℃、日本は20℃、欧米はそれぞれ25℃、30℃となります。

4. 電池容器

電池容器電解質とプレートを入れるために使用されるため、その形状は通常、3 つまたは 6 つの単セルの谷に分かれた長い立方体です。セルトラフの上端には、容器とカバーを接続するための特別な溝パターンがあり、容器の底部にはプレートグループをサポートするためのいくつかの凸状のストリップがあります。

ゴムとポリプロピレンプラスチックは、電池容器を製造するための 2 つの主な材料です。ゴム製容器は、耐酸性、耐熱性、耐寒性、防振性、断熱性、機械的強度などに優れているという特徴がありますが、容器の壁は通常10mmと厚く、厚さは10mmです。ポリプロピレンプラスチック容器は、耐酸性、耐熱性、耐振動性に優れているだけでなく、高強度、高靭性、高品質、小型、薄型（一般的には3.5mm）です。また、形状や外観が美しく、透明でヒートシールや製造が容易なことから、近年ではポリプロピレンプラスチック製の容器が主流となっています。

単セルバッテリーの酸注入口カバーは通常、ガスが蓄積して内部圧力が上昇し、容器の亀裂や爆発を引き起こすことを防ぐため、バッテリーの充電プロセス中に水の電気分解によって生成される水素と酸素を排出するための開口部を備えて設計されています。さらに、水蒸気の流出を防ぎ、水分の損失を減らすために、開口部の周りに酸素フィルターを取り付けることもできます。

5. 安全弁（ベント用）

安全弁の品質はバッテリの耐用年数、均一性、安全性に直接影響するため、安全弁は弁制御式バッテリの重要なコンポーネントです。関連規格およびバルブ制御型バッテリーの使用に従って、安全バルブは次の技術条件を満たしている必要があります。

（1）バルブを一方向にONします。

（2） 一方向シール：電池内部への空気の侵入を防ぎます。

（3）同一グループの電池の安全弁の開閉圧力の差が平均値の20％を超えてはなりません。

（4）電池の寿命は15年以上あること。

（5）フィルタ機能：酸や酸ミストが安全弁から漏れるのを防ぎます。

（6）防爆：バッテリーの外部が裸火にさらされた場合、バッテリーの内部は防爆でなければなりません。

（7）耐振動性：輸送中や使用中に、振動や繰り返しの開閉動作によって安全弁が緩むことがありません。

（8）耐酸性

（9）高温・低温耐性

6. その他

上記の主要コンポーネントに加えて、端子ワイヤ コネクタ、セル間コネクタ、その他のアクセサリもあります。

単機能電池放電装置は放電処理のみで充電はできないため、事前に電池を充電してから放電する必要があり、充放電試験のコストが比較的安くなります。

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