自動車用電池
極板の格子は充電ならびに放電過程中に電流を流す役割を果たす。したがって、鉛の硫酸鉛への化学的変化に関与してはいけない。格子の素材には主に以下の2種類の合金が使われる。
アンチモン(Sb)合金 - Pb-Sb-As
カルシウム(Ca)合金 - Pb-Ca-Sn
鉛アンチモン合金(硬鉛、アンチモン含量1 - 13%)の短所はアンチモンが溶出して自己放電を促進すること(鉛とアンチモンの電気化学的カップルのため)、水の消費量が増大する(水素過電圧が低いため負極で水素が発生する)ことである。耐食性を向上させるために少量の砒素が添加される。アンチモン含量を10%以上から数パーセントに減らすことによって、この数十年間これらの短所が最小化されてきたが、鉛カルシウム合金の登場によって電池の特性が真の飛躍的進歩を遂げた。低アンチモン合金としては、Pb-1.5~3%Sb-0.1~0.5%As合金に鋳造性を改善するため微量のセレン(Se)、硫黄(S)、または銅(Cu)などが添加される。
鉛-アンチモン-砒素(Pb-Sb-As)合金から鉛-カルシウム-錫(Pb-Ca-Sn)合金に切り替わったのは1980年代のことであった。1990年代には鉛-カルシウム-錫(Pb-Ca-Sn)合金に銀を0.01 - 0.03%添加をすることで特に高温での耐久性を増大させた銀-カルシウム電池が欧米で普及した(組成は一例としてPb-0.04Ca-0.60Sn-0.03Ag)。また、バリウムを添加することで耐食性と強度を高めたPb-Ca-Sn-Ba合金(Pb-0.044Ca-1.0Sn-0.008Ba)も実用化されている。
正しく使用すれば、現代的な始動用電池は6年から10年の耐用年数の間メンテナンスフリーで使うことができる。これは、充電率90%以上を保って使用することを意味する。充電率が80%まで低下したら速やかに充電すべきで、80%を下回ったら直ちに充電すべきである。
1日の走行距離が50 kmあれば満充電することができる。短距離しか運転しなかったり、月の走行距離が50 km未満の場合、電池の耐用年数を維持するためには補充電を行わなければならない。充電率はオルタネーターの電圧や電力を消費する装備、外気温によっても影響される。エンジンがアイドリングしている時、電池には通常充電は行われていない。したがって、前照灯やシートヒーターは走行中にのみ使用するべきである。停車中に室内灯やラジオを付けたままにすることも電力を消耗する。
メンテナンスフリー鉛蓄電池が充電率50%未満まで放電すると、充電時に有害な電解液の成層化が起こる。つまり、硫酸濃度と密度が高い(> 1.28 g/cm)電解液が電池の下部に集まり、硫酸濃度と密度が低い(< 1.15 g/cm)電解液が上部に集まる。電解液の成層化が起きると、充電率あるいは開回路電圧が誤って高く表示され過ぎるだけでなく、充電が不十分になって電池の劣化が早まる。12 V鉛蓄電池の開回路電圧が13.0 Vを超えていたら、間違いなく電解液の成層化が起こっている。
計算上では満充電状態で電圧が12.84 Vの時の硫酸濃度は約39.7%(電解液密度約1.30 g/cm)であり、放電して電圧が11.4 Vになると硫酸濃度は約6.6%(電解液密度約1.05 g/cm)まで低下する