原理・構造について
鉛蓄電池の原理・構造
鉛蓄電池の反応
鉛蓄電池はPb（鉛）とPbO2（二酸化鉛）との間に存在するPbの酸化数の差を利用した電池です。Pbは酸化数+IIを取るのがもっとも安定した状態であるので、酸化数+0のPbおよび+IVのPbO2とがPb2+に変化しようとする性質から起電力を生じる、と理解することができます。
Pb+PbO2+2H2SO4 → 2PbSO4+2H2O
放電すると正極・負極ともに硫酸鉛が生成されます。電池の起電力は2.1V程度（硫酸濃度による）なので、これよりも少し大きい電圧を外部から加えると逆の反応が起こるのです。硫酸鉛はそれぞれの電極で鉛と二酸化鉛に戻り、充電可能な二次電池として動作します。ただし、充電と放電の操作は無限に繰り返せるものではありません。
基本構成
- 正極
- 二酸化鉛（PbO2）
- 負極
- 鉛（Pb）
濃度は約30％から35％程度です。これは日本工業規格（JIS）で規定されており、機種によって異なります。電解液の中和には重曹（炭酸水素ナトリウム）を用い、液量の減少時には希硫酸ではなく精製水を注入します。
- セパレーター
- 隔離板
- 電槽・ふた
- 正極・負極板・セパレーターを組み合わせた極群や電解液を収納する容器。
極板の種類による区分
- クラッド式
- ガラス繊維をチューブ状に編み上げて焼き固めたものの中に、極板活物質を充填したもので構成される極板です。正極板のみに採用されており、蓄電池の耐久性が向上することが特徴です。主に産業用の長寿命タイプ蓄電池やフォークリフト用蓄電池に使用されています。
- ペースト式
- 格子体と呼ばれる骨組みに、ペースト状にした活物質を塗り込んで極板にしたものです。正極板だけでなく負極板にも採用されています。極板の反応面積を増やし、短時間で大電流放電させることができる蓄電池の作成が可能です。
- チュードル式
- 日本では使用されていない極板です。一部の海外製鉛蓄電池に用いられています。