باتری اسیدی

باتری اسیدی یک اتومبیل
باتری اسیدی یا باتری سربی-اسیدی گونه‌ای از باتری قابل شارژ است که در سال ۱۸۵۹ توسط فیزیکدان فرانسوی، گاستون پلانته اختراع شد. علی‌رغم ذخیره انرژی کم نسبت به وزن و حجم آن، به دلیل هزینه پایین و عرضه زیاد در وسایل نقلیه موتوری مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ساختار یک باتری ترکیبی است از مواد شیمیایی، نکات الکتریکی، نگهدارنده‌ها وفرم دهنده‌های مکانیکی. بطور کلی می‌توان باتری سرب اسید را متشکل از ۴ بخش کلی دانست:
الکترود یا صفحات مثبت که به آن‌ها آند نیز گفته می‌شود. الکترونها در حین دشارژ جذب این قطب یا صفحات می‌شوند. در باتریهای سرب اسیدی ماده شیمیایی عمده تشکیل دهنده صفحات مثبت، اکسید سرب (PbO2) می‌باشد.
الکترود یا صفحات منفی که به آن‌ها کاتد نیز گفته می‌شود. الکترونها در حین دشارژ از این قطب خارج می‌شوند. ماده شیمیایی عمده تشکیل دهنده الکترودهای منفی، سرب (Pb) است. لازم به ذکر است که سرب یا اکسید آن از لحاظ مکانیکی قابلیت فرم‌گیری مناسب ندارند و اغلب به کمک افزودن آلیاژهای مختلف و همچنین شبکه‌های نگهدارنده حالت دهی می‌شوند. ضمنا اصطلاحا آن‌ها را مواد فعال یا Active Material نیز می‌گویند زیرا در اصل واکنش شیمیایی داخل باتری به کمک سرب و اکسید آن صورت می‌گیرد.
الکترولیت که محیط ما بین دو الکترود را پر می‌کند و در واقع بستری برای عبور شارژ بین الکترودهای مثبت و منفی را فراهم می‌آورد. 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 می‌شود 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 می‌دهند. وظیفه اصلی آن‌ها 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 می‌شود که باعث ارزانتر شدن باتری ولی افزایش حجم آن می‌شود. انواع مختلفی از جداکننده‌ها تا بحال ابداع شده‌اند که مرسوم‌ترین آن‌ها عبارتند از:
جداکننده‌های PVC این نوع جداکننده‌ها اغلب در باتریهای معمولی (Normal) دریچه دار (Vented) با آلیاژ سرب – آنتیموان استفاده می‌شود که از لحاظ هدایت الکتریکی از جمله بدترین جداکننده‌های باتری می‌باشد.
جداکننده‌های سلولزی که از هدایت الکتریکی نسبی و تخلخل مناسبی برخوردار می‌باشند.
جداکننده‌های پلی اتیلنی، از استحکام مکانیکی و هدایت مناسبی برخوردار هستند و به دلیل فرم‌پذیری مناسب خود اغلب به صورت پاکتی الکترودهای مثبت را در بر می‌گیرند.
جداکننده‌های AGM (Absorptive Glass Mat) تقریبا به عنوان بهترین نوع جداکننده شناخته می‌شوند و تاثیر بسزایی در برگشت‌پذیری مجدد اکسیژن آزاد شده در واکنش‌ها به محیط شیمیایی باتریها بازی می‌کنند.
جداکننده‌های Gel تقریبا مشابه AGM می‌باشند و بطور کلی در باتریهایی که از این نوع جداکننده‌ها استفاده می‌کند الکترولیت به صورت مایع جریان ندارد و اغلب به صورت ژلی یا خمیری شکل است.
به‌طور کلی اختلاف ولتاژ ایجاد شده به کمک یک سلول از الکترودهای مثبت و منفی در باتریهای سرب اسیدی حدود ۲ تا ۲٫۱ ولت است؛ لذا ولتاژهای بالاتر مثل ۱۲ ولت از اتصال سری چندین سری از الکترودهای مثبت و منفی تشکیل می‌شود. قطر صفحات مثبت و منفی نقش اساسی در تعیین ظرفیت باتری بازی می‌کنند. اغلب برای کاربردهای با ظرفیت معمول همچون باتریهای استارتر خودرو قطر این صفحات کمتر از ۲ میلی‌متر است. اما در کاربردهایی با قابلیت شارژ دهی طولانی قطر الکترودها به ۶ میلی‌متر نیز خواهد رسید.
ساختار
جداساز
جداساز بین دو صفحه قرار می‌گیرد و از اتصال کوتاه ، جلوگیری می‌کند.