باتری اسید سرب

باتری اسیدی یا باتری سربی - اسیدی گونه ای از باتری قابل شارژ است که در سال ۱۸۵۹ توسط فیزیک دان فرانسوی، گاستون پلانته اختراع شد. علی رغم ذخیره انرژی کم نسبت به وزن و حجم آن، به دلیل هزینه پایین و عرضه زیاد در وسایل نقلیه موتوری مورد استفاده قرار می گیرد.
ساختار یک باتری ترکیبی است از مواد شیمیایی، نکات الکتریکی، نگهدارنده ها وفرم دهنده های مکانیکی. به طور کلی می توان باتری سرب اسید را متشکل از ۴ بخش کلی دانست:
الکترود یا صفحات مثبت که به آن ها کاتد نیز گفته می شود. الکترونها در حین دشارژ جذب این قطب یا صفحات می شوند. در باتریهای سرب اسیدی ماده شیمیایی عمده تشکیل دهنده صفحات مثبت، اکسید سرب ( PbO2 ) می باشد. الکترود یا صفحات منفی که به آن ها آند نیز گفته می شود. الکترونها در حین دشارژ از این قطب خارج می شوند. ماده شیمیایی عمده تشکیل دهنده الکترودهای منفی، سرب ( Pb ) است. لازم است ذکر شود که سرب یا اکسید آن از لحاظ مکانیکی قابلیت فرم گیری مناسب ندارند و اغلب به کمک افزودن آلیاژهای مختلف و همچنین شبکه های نگهدارنده حالت دهی می شوند. ضمناً اصطلاحاً آن ها را مواد فعال یا Active Material نیز می گویند زیرا در اصل واکنش شیمیایی داخل باتری به کمک سرب و اکسید آن صورت می گیرد.
الکترولیت که محیط ما بین دو الکترود را پر می کند و در واقع بستری برای عبور شارژ بین الکترودهای مثبت و منفی را فراهم می آورد. در باتریهای سرب اسیدی هر دو قطب در محلولی از اسید سولفوریک ( H2SO4 ) با غلظتی در حدود ۲۵ تا ۴۰ درصد و آب ( H2O ) با غلظتی در حدود ۶۰ تا ۷۵ درصد، غوطه ور هستند. ترکیب آب و اسید سولفوریک باعث می شود که اسید سولفوریک به صورت یونیزه درآمده و به یونهای H+ و HSO4 - تبدیل شود.
جداکننده و فاصله دهنده، بخش دیگر باتریهای سرب اسیدی را تشکیل می دهند. وظیفه اصلی آن ها جداسازی و ایزوله کردن الکتریکی قطبهای مثبت و منفی از یکدیگر است. بخشی از تکنولوژی ساخت باتریهای سرب اسیدی مربوط به طراحی این ایزولاتورهای الکترومکانیکی است. در بعضی از انواع که از نظر حجم باتری محدودیتی وجود ندارد این ایزولاسیون به کمک ایجاد فاصله فیزیکی بین الکترودها ایجاد می شود که باعث ارزانتر شدن باتری ولی افزایش حجم آن می شود. انواع مختلفی از جداکننده ها تا بحال ابداع شده اند که مرسوم ترین آن ها عبارتند از:
• جداکننده های PVC این نوع جداکننده ها اغلب در باتریهای معمولی ( Normal ) دریچه دار ( Vented ) با آلیاژ سرب – آنتیموان استفاده می شود که از لحاظ هدایت الکتریکی از جمله بدترین جداکننده های باتری می باشد.
• جداکننده های سلولزی که از هدایت الکتریکی نسبی و تخلخل مناسبی برخوردار می باشند.
• جداکننده های پلی اتیلنی، از استحکام مکانیکی و هدایت مناسبی برخوردار هستند و به دلیل فرم پذیری مناسب خود اغلب به صورت پاکتی الکترودهای مثبت را در بر می گیرند.
• جداکننده های AGM ( Absorptive Glass Mat ) تقریباً به عنوان بهترین نوع جداکننده شناخته می شوند و تأثیر بسزایی در برگشت پذیری مجدد اکسیژن آزاد شده در واکنش ها به محیط شیمیایی باتریها بازی می کنند.
• جداکننده های Gel تقریباً مشابه AGM می باشند و به طور کلی در باتریهایی که از این نوع جداکننده ها استفاده می کند الکترولیت به صورت مایع جریان ندارد و اغلب به صورت گنده و قرمز شکل است.