باتری های سرب اسید

باتری­ سرب اسید

در سال 1859 باتری سرب اسید اختراع شد. این باتری از آن زمان تاکنون پیشرفت‌های زیادی داشته است. با ظهور باتری‌های نسل جدید انتظار می‌رفت که باتری سرب اسید از صحنه رقابت حذف شود ولی برخی ویژگی‌های منحصر به فرد آن همچون: قیمت پایین، توان لحظه‌ای بسیار بالا، بازیافت آسان، امنیت بالا (الکترولیت آبی) موجب شد که این باتری به رقیب جدی برای باتری‌های نسل جدید تبدیل شود.

علل زیادی برای خرابی‌های زودهنگام این باتری ذکر شده است که از آن جمله می‌توان به سولفاته شدن اشاره کرد. در این فرایند سولفات‌های سرب به حالت کریستالی در آمده و غیر الکتروفعال می‌شوند. روش‌هایی برای بازگردانی و تبدیل این مواد به مواد الکتروفعال ذکر شده است که شارژ پالسی یکی از آن‌ها می‌باشد. در این فرایند کریستال‌های سولفات، شکسته و مواد الکترودفعال، به چرخه‌ی الکتروشیمیایی بازمی‌گردند.

باتری سرب اسید یک سیستم پویای پیچیده است که در آن فرایند‌های مختلفی با سرعت‌های متفاوت در حال جریان هستند. این سامانه زنده، از دو سیستم الکتروشیمیایی سرب و آب تشکیل شده است. در سیستم سرب، گونه‌های PbO₂/PbSO₄ و Pb/PbSO₄ و در سیستم آب، گونه‌های H₂O/O₂ و H₂O/H₂ شرکت دارند. این دو سیستم با هم در ارتباط هستند و از همکاری آنهاست که یک باتری سرب اسید قابل استفاده می‌شود. این دنیای پویا توسط قوانین شیمی، الکتروشیمی، فیزیک، شیمی فیزیک، متالورژی و خوردگی احاطه شده و محل تلاقی سینتیک و ترمودینامیک واکنش‌های شیمیایی، الکتروشیمیایی و فرایندهای هسته‌زایی، مهاجرت، نفوذ، انتقال، خوردگی و … است.

تنها زمانی می‌توان از ویژگی‌های یک منبع انرژی درک صحیحی بدست آورد که در مقایسه با دیگر منابع، مطالعه شده باشد. برای این منظور ویژگی‌های برخی باتری‌های قابل شارژ در ادامه توضیح داده شده و عملکرد آنها با هم مقایسه شده و دیاگرام راگونه برای آن‌ها رسم شده است. دیاگرام راگونه ابزار مناسبی برای مقایسه عملکرد ذخیره کننده‌های انرژی از جمله باتری‌هاست. در این نمودار، انرژی ویژه با واحد وات ساعت بر کیلوگرم روی محور Yها در مقابل توان ویژه با واحد وات بر کیلوگرم در محور Xها رسم می‌شود. مقیاس هر دو محور لگاریتمی است، تا بتوان بازه وسیعی از ذخیره کننده‌ها را با هم مقایسه کرد. در حقیقت محور عمودی بیان می‌کند که چه مقدار انرژی نسبت به وزن قابل دسترسی است و محور افقی بیان می‌کند که، این مقدار انرژی با چه سرعتی قابل دریافت از ذخیره کننده است. هر نقطه‌ای روی نمودار راگونه تلاقی مقدار انرژی‌ای روی محور Y است که با توانی روی محور X قابل دریافت باشد.

ساختار داخلی باتری سرب اسید