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技術解説

鉛蓄電池の基本と充放電特性

2015年3月29日

もっとも普及している二次電池のひとつである鉛蓄電池についてまとめます。

反応式とセル電圧

鉛蓄電池は電極に鉛を使用し、希硫酸を電解液とした二次電池です。充電と放電の化学反応式は次の通りです。

充電 ⇔ 放電
陰極Pb + SO2-4PbSO4 + 2e-
陽極PbO2 + 4H+ + SO2-4 + 2e-2PbSO4 + 2H2O

1セル当たりの公称起電力は2.0Vで、充電直後は約2.2V程度まで上昇し、残容量が少なくなると1.98V程度まで低下します。自動車用のバッテリーなどで一般的な12Vバッテリーは、6セルを内部的に直列にしたものです。

充電特性

セルは端子電圧を最大2.5V程度とした定電圧充電を行います。充電容量が小さいうちは端子電圧は2.2V程度で維持され、充電が進むと2.3Vから2.5V程度まで急激に上昇し、その後は2.5V程度で安定します。

放電特性

放電時の内部抵抗の増大により、放電電流が大きいほど容量が小さくなります。そのためバッテリー容量の表記にはよく時間率が用いられます。例えば10時間率における10Ahとは、1Aの放電を10時間行った場合に10Ahであることを表します。10Ahあるからと言って、10Aで放電した場合に1時間の放電ができるわけではないことに注意が必要です。

使用温度

充電時の終盤では水の電気分解による熱が発生し、また、放電時には放電電流と内部抵抗による熱が発生します。このため周囲の温度は40℃を基本とします。また極端に寒冷な環境では充放電効率が著しく悪化しますので、0度以下になる場合には注意が必要です。

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