Apakah itu Bateri Asid Plumbum?

Dicipta oleh pakar perubatan Perancis Gaston Plantépada tahun 1859, asid plumbum adalah bateri boleh dicas semula pertama untuk kegunaan komersial. Walaupun usia lanjut, kimia utama terus digunakan secara meluas hari ini. Terdapat sebab yang baik untuk popularitinya; asid plumbum boleh dipercayai dan murah pada asas kos setiap watt. Terdapat beberapa bateri lain yang memberikan kuasa pukal semurah asid plumbum, dan ini menjadikan bateri kos efektif untuk kereta, kereta golf, forklift, marin dan bekalan kuasa tidak terganggu (UPS).

Struktur grid bateri asid plumbum diperbuat daripada aloi plumbum. Plumbum tulen terlalu lembut dan tidak akan menyokong dirinya sendiri, jadi kuantiti kecil logam lain ditambah untuk mendapatkan kekuatan mekanikal dan memperbaiki sifat elektrik. Bahan tambahan yang paling biasa ialah antimoni, kalsium, timah dan selenium. Bateri ini sering dikenali sebagai "plumbum-antimoni" dan "plumbum kalsium."

Menambah antimoni dan timah meningkatkan kitaran dalam tetapi ini meningkatkan penggunaan air dan meningkatkan keperluan untukmenyamakan. Kalsium mengurangkan pelepasan diri, tetapi plat plumbum-kalsium positif mempunyai kesan sampingan berkembang akibat pengoksidaan grid apabila dicas berlebihan. Bateri asid plumbum moden juga menggunakan agen doping seperti selenium, kadmium, timah dan arsenik untuk menurunkan kandungan antimoni dan kalsium.

Asid plumbum adalah berat dan kurang tahan lama berbanding sistem berasaskan nikel dan litium apabila dikitar dalam. Nyahcas penuh menyebabkan ketegangan dan setiap kitaran nyahcas/cas merampas kapasiti bateri secara kekal. Kehilangan ini adalah kecil semasa bateri berada dalam keadaan operasi yang baik, tetapi pudar meningkat apabila prestasi menurun kepada separuh kapasiti nominal. Ciri haus ini digunakan untuk semua bateri dalam pelbagai darjah.

Bergantung pada kedalaman nyahcas, asid plumbum untuk aplikasi kitaran dalam menyediakan 200 hingga 300 kitaran nyahcas/cas. Sebab utama untuk hayat kitarannya yang agak pendek ialah kakisan grid pada elektrod positif, penyusutan bahan aktif dan pengembangan plat positif. Fenomena penuaan ini dipercepatkan pada suhu operasi yang tinggi dan apabila menarik arus nyahcas yang tinggi.

Mengecas bateri asid plumbum adalah mudah, tetapi had voltan yang betul mesti dipatuhi. Memilih had voltan rendah melindungi bateri, tetapi ini menghasilkan prestasi yang lemah dan menyebabkan pengumpulan sulfat pada plat negatif. Had voltan tinggi meningkatkan prestasi tetapi membentuk kakisan grid pada plat positif. Walaupun sulfation boleh diterbalikkan jika diservis dalam masa, kakisan adalah kekal.

Asid plumbum tidak sesuai dengan pengecasan pantas dan dengan kebanyakan jenis, pengecasan penuh mengambil masa 14–16 jam. Bateri mesti sentiasa disimpan dalam keadaan cas penuh. Caj rendah menyebabkan sulfation, keadaan yang merompak prestasi bateri. Menambah karbon pada elektrod negatif mengurangkan masalah ini tetapi ini merendahkan tenaga khusus.

Asid plumbum mempunyai jangka hayat yang sederhana, tetapi ia tidak tertakluk kepada ingatan seperti sistem berasaskan nikel, dan pengekalan cas adalah yang terbaik di kalangan bateri boleh dicas semula. Walaupun NiCd kehilangan kira-kira 40 peratus daripada tenaga tersimpan mereka dalam tiga bulan, asid plumbum melepaskan sendiri jumlah yang sama dalam satu tahun. Bateri asid plumbum berfungsi dengan baik pada suhu sejuk dan lebih baik daripada litium-ion apabila beroperasi dalam keadaan bawah sifar. Menurut RWTH, Aachen, Jerman (2018), kos asid plumbum yang dibanjiri adalah kira-kira $150 setiap kWj, salah satu yang terendah dalam bateri.