(1)鉛蓄電池
陽極活物質は二酸化鉛[PbO2]、陰極活物質は海綿状鉛[Pb]、電解液は希硫酸[H2SO4]であり、以下の構成となる。
PbO2│ H2SO4│ Pb
陽極 電解液 陰極
第1表のように蓄電池から発生するガスへの対処方法によってベント形とシール形に、そして極板構造によってクラッド式とペースト式に分類されている。陽極 電解液 陰極
■第1表 鉛蓄電池の分類■
構 造 | 極板構造 | 形 式 | シールの種類 |
---|---|---|---|
ベント形 | クラッド式 | CS-□ | |
ペースト式 | PS-□ HS-□ |
||
シール形 | クラッド式 | CS-□E | 触媒栓式 |
ペースト式 | PS-□E | ||
HS-□E | |||
ペースト式 | HSE-□ | 制御弁式 | |
MSE-□ |
(注)形式の□は容量を表す。
ベント形蓄電池はガス排気栓にフィルタを設け、酸霧の漏れを防ぎ、引火誘爆を防止したものである。シール形蓄電池は蓄電池から発生するガスをほとんど外部に放出しない機構を施したもので、触媒栓式と制御弁式の2種類がある。ペースト式極板は鉛合金製の格子に活物質をペースト状にして充てんしたもので、陽極板や陰極板に使われる。クラッド式極板はガラス繊維製のチューブに鉛合金製の心金を通し、その間に活物質の鉛粉を充てんし陽極板としたものである。薄型のペースト式は大電流放電に適しており、クラッド式は寿命が長いのが特徴である。
第1図にクラッド式鉛蓄電池の構造を示す。陰極板はペースト式で、陽極板はクラッド式である。
シール形蓄電池について少し説明を追加する。
蓄電池の充電が終了に近づくと、水の電気分解が起こり、(1)式に示す反応で陽極から酸素ガス、陰極から水素ガスが発生する。
陽極 2H2O→02+4H++4e 陰極 4H++4e →2H2 (1)
触媒栓式は充電中に発生したガスを触媒で水に還流させるもので、発生ガスによる蓄電池内圧の上昇を防ぎ、同時に生成した水を電解液に戻して水分の減少を防止する。第2図に触媒栓を示す。制御弁式の蓄電池は陽極板からの酸素ガスが陰極板の表面に接触し消費されやすい構造になっている。そのために、酸素ガスは陰極板の海綿状鉛[Pb]に吸収され、一酸化鉛を生じ消失する。この一酸化鉛は電解液中の硫酸と反応して硫酸鉛となり、陰極は部分的に放電状態となる。
すなわち、陰極板は常に完全充電状態には到達しないので、水素ガスの発生も抑制される。
(2)ニッケル・カドミウムアルカリ蓄電池
陽極活物質はオキシ水酸化ニッケル[NiOOH]、陰極活物質は金属カドミウム[Cd]、電解液は水酸化カリウム水溶液[KOH]である。以下の構成となる。NiOOH│KOH│Cd
陽極 電解液 陰極
放電すると、陽極活物質は水酸化ニッケル[Ni(OH)2]に還元され、陰極活物質は水酸化カドミウム[Cd(OH)2]に酸化される。陽極 電解液 陰極
電解液中の水酸化カリウムは直接起電反応には関与することなく、電気を伝導する役割だけを担っている。したがって、鉛蓄電池のように充放電による電解液比重の変化は起こらない。
アルカリ蓄電池は鉛蓄電池に比べ高率放電特性、低温特性に優れており、寿命も比較的長い。
アルカリ蓄電池は第2表のように分類される。
■第2表 アルカリ蓄電池の種類■
構 造 | 極板構造 | 形 式 | シールの種類 |
---|---|---|---|
ベント形 | ポケット式 | AM□P AMH□P AH□P |
|
焼結式 | AH□S AHH□S |
||
シール形 | ポケット式 | AM□PE AMH□PE AH□PE |
触媒栓式 |
焼結式 | AH□SE AHH□SE |
||
焼結式 | AHHE□ | 制御弁式 | |
AHHEE□ |
(注)形式の□は容量を表す。
鉛蓄電池と同じようにベント形とシール形があり、各動作原理もほとんど同様である。
触媒栓式は電池内部で発生する酸素ガスと水素ガスを触媒によって水に戻す。また、制御弁式は陰極の容量を陽極より大きくし、陽極で発生した酸素ガスを陰極に吸収させる方式である。陰極から水素ガスを発生させず、寿命期間中補水を全く必要としないものである。
第3図に焼結式アルカリ蓄電池の構造を示す。
極板の構造としてポケット式と焼結式がり、第4図に示す。
ポケット式は小穴のある薄鋼板製のポケットの中に活物質を充てんしたもので、焼結式は高温で焼結した多孔性の基板に活物質を含浸させたものである。
ポケット式極板は自己放電が少なく安価である。焼結式極板は多孔性が高く、表面積が大きいので高率放電に優れている。