Свинцево-кислотна батарея, також відома як свинцево-кислотна батарея, — це тип батареї з електродами, виготовленими переважно зі свинцю, а електроліт — із розчину сірчаної кислоти. Зазвичай він поділяється на два типи: батареї відкритого типу та батареї з клапанним керуванням. Перший вимагає регулярного технічного обслуговування ін’єкцій кислоти, тоді як другий є необслуговуваним акумулятором.
Свинцево-кислотні батареї є найпершим типом акумуляторних батарей, винайдених французьким фізиком Гастоном Плантом у 1859 році. Хоча вони мають дуже низьке співвідношення енергії до ваги та низьке співвідношення енергії до об’єму, їх здатність забезпечувати високі імпульсні струми означає, що батарея має відносно велике співвідношення потужності до ваги. Ці особливості разом із низькою вартістю роблять їх привабливими для використання в автомобілях для забезпечення високого струму, необхідного для запуску двигунів.
Хоча хімія свинцю досягла зрілості, вона все ще широко використовується сьогодні. Причин для його популярності достатньо. Свинцева кислота є надійною та недорогою за вартістю за ват. Майже жодна інша батарея не може забезпечити високу потужність так дешево, як свинцево-кислотна, що робить її економічно ефективною в автомобілях, візках для гольфу, навантажувачах, кораблях і джерелах безперебійного живлення (UPS).
Конструкція сітки свинцево-кислотних акумуляторів виготовлена зі свинцевого сплаву. Чистий свинець занадто м’який, щоб підтримувати себе, тому для отримання механічної міцності та покращення електричних характеристик було додано невелику кількість інших металів. Найпоширенішими добавками є сурма, кальцій, олово, селен. Ці батареї зазвичай називають «свинцево-свинцевою сурмою» та «свинцево-кальцієвою».
Додавання сурми та олова може покращити глибоку циркуляцію, але це збільшить споживання води та потребу в балансі. Кальцій може зменшити саморозряд, але свинцево-кальцієві пластини можуть мати побічні ефекти росту через окислення затвора під час надмірного заряджання. Сучасні свинцево-кислотні батареї також використовують легуючі речовини, такі як селен, кадмій, олово та миш’як, щоб зменшити вміст сурми та кальцію.
Під час глибокого циклу свинцево-кислотний важчий, ніж системи на основі нікелю та літію, і має нижчу довговічність. Повний розряд призводить до напруги, і кожен цикл розряду/заряджання назавжди позбавляє акумулятор невеликої кількості заряду. Коли батарея в хорошому робочому стані, втрати мінімальні, але як тільки продуктивність впаде до половини номінальної ємності, згасання збільшиться. Ця характеристика зносу різною мірою застосовна до всіх акумуляторів.
Відповідно до глибини розряду, свинцево-кислотний розчин, який використовується для застосування з глибоким циклом, може забезпечити від 200 до 300 циклів розряду/заряджання. Основними причинами його відносно короткого життєвого циклу є корозія затвора на позитивному електроді, виснаження активних матеріалів і розширення пластини позитивного електрода. При більш високих робочих температурах і при споживанні високих струмів розряду це явище старіння прискорюється.
Заряджати свинцево-кислотні батареї просто, але потрібно дотримуватися правильних обмежень напруги. Вибір низької межі напруги може покрити акумулятор, але це може призвести до погіршення продуктивності та накопичення сульфату на пластині негативного електрода. Обмеження високої напруги може покращити продуктивність, але призведе до корозії затвора на пластині позитивного електрода. Якщо своєчасно відремонтувати, сульфатацію можна скасувати, але корозія є постійною.
Свинцеву кислоту неможливо зарядити швидко, і для більшості типів для повної зарядки потрібно від 14 до 16 годин. Акумулятор завжди повинен бути повністю заряджений. Низький рівень заряду батареї може призвести до сульфатації, яка може погіршити продуктивність батареї. Додавання вуглецю до негативного електрода може зменшити цю проблему, але також може знизити питому енергію.
