バッテリーの仕組みと劣化

ジャンピングスタートでお車 バイクのエンジンを始動した後は、すぐにエンジンを停止しない様にしましょう

バッテリーの内部

バッテリーの基本的な内部構造は、正極板に二酸化鉛(PbO)、負極板に海綿状鉛(Pb)が使用され、これらが電解液としての希硫酸(HSO)に満たされた状態となっています。

鉛バッテリー構造

放電

自動車やバイクのエンジンがかかっておらずオルタネーターからの充電が行われていない状態で、室内灯を点灯させたり、オーディオなどのアクセサリー類を使用したりする場合は、バッテリーがその電力を供給することとなります。
この時、正極板、負極板それぞれは下記の様な反応が行われ電子(電流)が発生します。

正極板

正極板(PbO)が、負極板の化学反応で発生した電子(2e-)を受け取り、硫酸鉛(PbSO4)と水(HO)に変化します。

負極板

海綿状鉛(Pb)が硫酸鉛(PbSO4)に変化し、電子(2e-)を発生します。
この結果、放電が進むと、希硫酸より比重の軽い水(HO)の割合が増える為、バッテリー液(電解液)の比重を測定することで、バッテリーの消耗度合を測定することが出来ます。

放電時のバッテリー全体の反応式

PbSO4+2HSO4+Pb=>PbSO4+2HO+PbSO4

充電

自動車やバイクが走行するとオルタネーターによりバッテリーに充電が行われます。
この時、正極板、負極板それぞれは下記の様な反応が行われ正極板、負極板とも、もとの二酸化鉛と海綿状鉛に戻ります。

正極板

水が電気分解され、正極板は硫酸鉛(PbSO4)から二酸化鉛(PbO)に戻り、電解液も希硫酸(HSO4)に戻ります。

負極板

充電されることにより、電子(2e-)を受け取り、もとの海綿状鉛(Pb)と電解液も希硫酸(HSO4)に戻ります。

充電時のバッテリー全体の反応式は、
PbSO4+2HO+PbSO4==>PbO+2HSO4+Pb
となります。

バッテリーの劣化

上記の化学式では、放電<=>充電が完全に等しく行われていますが、実際は、バッテリーが充放電を繰り返すうちに、放電時に硫酸鉛(PbSO4)変化した結晶化し(サルフレーション)、電気が流れにくくなり劣化します。

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