लीड एसिड बैटरी क्या है?

फ्रांसीसी चिकित्सक द्वारा आविष्कार किया गया गैस्टन प्लांटे1859 में, लेड एसिड व्यावसायिक उपयोग के लिए पहली रिचार्जेबल बैटरी थी। अपनी उन्नत आयु के बावजूद, सीसा रसायन का आज भी व्यापक उपयोग हो रहा है। इसकी लोकप्रियता के अच्छे कारण हैं; प्रति-वाट लागत के आधार पर लेड एसिड भरोसेमंद और सस्ता है। कुछ अन्य बैटरियां हैं जो लेड एसिड जितनी सस्ती मात्रा में बिजली प्रदान करती हैं, और यह ऑटोमोबाइल, गोल्फ कारों, फोर्कलिफ्ट, समुद्री और निर्बाध बिजली आपूर्ति (यूपीएस) के लिए बैटरी को लागत प्रभावी बनाती है।

लेड एसिड बैटरी की ग्रिड संरचना लेड मिश्र धातु से बनी होती है। शुद्ध सीसा बहुत नरम होता है और खुद को संभाल नहीं पाता है, इसलिए यांत्रिक शक्ति प्राप्त करने और विद्युत गुणों में सुधार करने के लिए थोड़ी मात्रा में अन्य धातुएँ मिलाई जाती हैं। सबसे आम योजक एंटीमनी, कैल्शियम, टिन और सेलेनियम हैं। इन बैटरियों को अक्सर "लेड-एंटीमनी" और "लेडकैल्शियम" के नाम से जाना जाता है।

सुरमा और टिन मिलाने से गहरी साइकिलिंग में सुधार होता है लेकिन इससे पानी की खपत बढ़ जाती है और इसकी आवश्यकता बढ़ जाती हैबराबर. कैल्शियम स्व-निर्वहन को कम करता है, लेकिन सकारात्मक लेड-कैल्शियम प्लेट पर अधिक चार्ज होने पर ग्रिड ऑक्सीकरण के कारण बढ़ने का दुष्प्रभाव होता है। आधुनिक लेड एसिड बैटरियां सुरमा और कैल्शियम की मात्रा को कम करने के लिए सेलेनियम, कैडमियम, टिन और आर्सेनिक जैसे डोपिंग एजेंटों का भी उपयोग करती हैं।

लेड एसिड भारी होता है और गहरे चक्र में निकल और लिथियम-आधारित प्रणालियों की तुलना में कम टिकाऊ होता है। पूर्ण डिस्चार्ज तनाव का कारण बनता है और प्रत्येक डिस्चार्ज/चार्ज चक्र स्थायी रूप से थोड़ी मात्रा में क्षमता की बैटरी को ख़त्म कर देता है। जब बैटरी अच्छी परिचालन स्थिति में होती है तो यह नुकसान छोटा होता है, लेकिन जब प्रदर्शन नाममात्र क्षमता से आधा हो जाता है तो नुकसान बढ़ जाता है। यह घिसावट विशेषता विभिन्न डिग्री में सभी बैटरियों पर लागू होती है।

डिस्चार्ज की गहराई के आधार पर, गहरे-चक्र अनुप्रयोगों के लिए लेड एसिड 200 से 300 डिस्चार्ज/चार्ज चक्र प्रदान करता है। इसके अपेक्षाकृत कम चक्र जीवन का प्राथमिक कारण सकारात्मक इलेक्ट्रोड पर ग्रिड संक्षारण, सक्रिय सामग्री की कमी और सकारात्मक प्लेटों का विस्तार है। उम्र बढ़ने की यह घटना ऊंचे ऑपरेटिंग तापमान पर और उच्च डिस्चार्ज धाराएं खींचते समय तेज हो जाती है।

लेड एसिड बैटरी को चार्ज करना आसान है, लेकिन सही वोल्टेज सीमा का पालन किया जाना चाहिए। कम वोल्टेज सीमा चुनने से बैटरी खराब हो जाती है, लेकिन इससे खराब प्रदर्शन होता है और नकारात्मक प्लेट पर सल्फेशन का निर्माण होता है। एक उच्च वोल्टेज सीमा प्रदर्शन में सुधार करती है लेकिन सकारात्मक प्लेट पर ग्रिड संक्षारण बनाती है। जबकि यदि समय पर मरम्मत की जाए तो सल्फेशन को उलटा किया जा सकता है, जंग स्थायी है।

लेड एसिड तेज़ चार्जिंग के लिए उपयुक्त नहीं है और अधिकांश प्रकारों के साथ, पूर्ण चार्ज में 14-16 घंटे लगते हैं। बैटरी को हमेशा पूर्ण अवस्था में संग्रहित किया जाना चाहिए। कम चार्ज सल्फेशन का कारण बनता है, एक ऐसी स्थिति जो बैटरी के प्रदर्शन को ख़त्म कर देती है। नकारात्मक इलेक्ट्रोड पर कार्बन जोड़ने से यह समस्या कम हो जाती है लेकिन इससे विशिष्ट ऊर्जा कम हो जाती है।

लेड एसिड का जीवनकाल मध्यम होता है, लेकिन यह निकल-आधारित प्रणालियों की तरह मेमोरी के अधीन नहीं होता है, और रिचार्जेबल बैटरियों में चार्ज प्रतिधारण सबसे अच्छा होता है। जबकि NiCd तीन महीनों में अपनी संग्रहीत ऊर्जा का लगभग 40 प्रतिशत खो देता है, लेड एसिड एक वर्ष में समान मात्रा में स्व-निर्वहन करता है। लेड एसिड बैटरी ठंडे तापमान पर अच्छा काम करती है और शून्य से नीचे की स्थिति में काम करने पर लिथियम-आयन से बेहतर होती है। आरडब्ल्यूटीएच, आचेन, जर्मनी (2018) के अनुसार, फ्लडेड लेड एसिड की लागत लगभग 150 डॉलर प्रति किलोवाट है, जो बैटरियों में सबसे कम में से एक है।