鉛酸バッテリー (VRLA、制御弁式鉛酸) は、電極が主に鉛とその酸化物でできており、電解液が硫酸溶液であるバッテリーです。放電状態では、正極の主成分は二酸化鉛（PbO2）、負極の主成分はスポンジ状の鉛（Pb）となります。充電状態では、正極と負極の主成分は硫酸鉛 (PbSO4) です。
単セル鉛蓄電池の公称電圧は 2.0V で、1.5V まで放電し、2.4V まで充電できます。アプリケーションでは、一般に 6 つの単セルが直列に接続されて公称 12V バッテリーを形成し、24V、36V、48V などに拡張できます。成熟した技術、最低コスト、完全なリサイクル システムを備えています。これは、通信、UPS、エネルギー貯蔵およびバックアップのシナリオで依然として最も使用されている二次電池です。
1) 安全シール:通常の動作では、端子やケースから電解液が漏れることはなく、内部に遊離酸がなく、バッテリーをどこにでも設置できます。
2) ブリードシステム:内部圧力が通常レベルを超えると、VRLA は過剰なガスを放出し、自動的に再密閉します。
3) 簡単なメンテナンス:ガスコンパウンド方式により発生したガスを水に変換するため、使用時に水を必要としません。
4) 長寿命:耐腐食性の鉛カルシウム合金グリッドを備えた VRLA は、フローティング充電で 10 ～ 15 年間使用できます。
5) 安定した品質:生産ラインでは電圧、容量、密封などを全数検査しており、性能は信頼できます。
6) 安全認証:主流の製品は通常、UL およびその他の安全認証に合格しています。
バックアップ電源:電気通信（基地局、PBX、CATV、ONU、コードレス電話などを含む）、太陽光発電システム、電子交換システム。 UPS、コンピュータバックアップシステム、非常灯、火災警報器、防火ダンパーなどのバックアップ電源。
主電源:通信トランシーバー、動力制御機関車（収集車、電動車椅子、清掃ロボット）、機械工具起動装置、産業用機器および装置、カメラのフラッシュなど
その他のポータブル機器:各種移動照明、携帯器具。
通信インフラストラクチャでは、主電源が遮断された場合の最後の防御線として、基地局やエッジ コンピュータ ルームで鉛蓄電池が一般的に使用されています。予測可能で遅い減衰特性により、いつでも緊急修理を行うのではなく、運用とメンテナンスの計画をカレンダーでスケジュールすることができます。
| コンポーネント | 材料 | 関数 |
|---|---|---|
| 正極 | 酸化鉛活物質を含む鉛-アンチモン-カルシウム合金グリッド | 容量確保と自己放電低減 |
| 負極 | 鉛-アンチモン-カルシウム合金グリッド、スポンジ状繊維活物質を含む | 容量確保と自己放電低減 |
| セパレータ | マルチ微多孔性 AGM セパレーター | 正極と負極の短絡を防止し、電解液を維持します。 |
| 電解質 | 希硫酸 | イオンを伝導し、プレート間で電子を移動します |
| シェルとカバー | ABS樹脂 | プレートを配置するためのスペースを提供します |
| 安全弁 | 耐酸性、老化防止の合成ゴム | 過圧によりガスが放出され、酸素の侵入が妨げられます |
放電中、正極 PbO2、負極 Pb、電解質 H2SO4 が反応して PbSO4 と H2O が生成されます。硫酸の濃度が減少し、比重が減少します。充電中は反応が逆転し、PbSO4 が分解して PbO2 と Pb に戻り、電解質濃度が上昇します。総反応:
Pb + PbO₂ + 2H₂SO₄ ⇌ 2PbSO₄ + 2H₂O
充電や過充電が終了すると、水を電気分解するためにエネルギーが消費され、正極で酸素が発生し、負極で水素が発生して抜けて電解液が減少するため、純水の補充が必要になります。
| 影響を与える要因 | 作用機序 | 生命への影響 |
|---|---|---|
| 放電深さ | PbO₂ ↔ PbSO4 は体積膨張と収縮を繰り返し（1mol PbO₂ → PbSO4 体積が 95% 増加）、活物質が緩んで脱落します | 放電が深くなるほどサイクル寿命は短くなります |
| 過充電 | 大量のガスが析出し、正極活物質に影響を与えます。グリッド合金が陽極酸化腐食を受ける | 申請期間を大幅に短縮 |
| 温度 | 10～35℃、1リットルあたり1℃上昇、約5～6サイクル。 35〜45℃、1リットルあたり1℃で寿命が25倍以上延びます。 >50℃、負極加硫容量損失 | 適度な温度は寿命を延ばしますが、過度の温度は故障を加速します |
| 硫酸濃度 | 酸密度の増加は正極容量にとって有益ですが、自己放電も増加し、グリッドの腐食が促進され、二酸化鉛が遊離します。 | 酸濃度が高いほど、サイクル寿命は短くなります |
| 放電電流密度 | 大電流+高酸濃度により正極二酸化鉛が緩み脱落 | 電流密度が高いほど寿命は短くなります |
1) 放電深さ:深放電すると二酸化鉛の体積が膨張と収縮を繰り返すため、結合力が破壊され活物質が脱落しやすくなります。放電が深くなるほど、サイクル寿命は短くなります。
2) 過充電:多量のガスは正極活物質に影響を与え、格子の腐食を促進して寿命を縮めます。
3) 温度:10 ～ 35 °C の間で 1 リットルあたり 1 °C 増加すると、約 5 ～ 6 サイクル増加する可能性があります。 35 ～ 45°C の間で 1 リットルあたり 1°C 増加すると、25 サイクル以上延長できます。 50℃を超えると加硫能力が失われるため寿命が短くなります。
4) 硫酸濃度:酸密度の増加はカソード容量にとって有益ですが、自己放電とグリッドの腐食が激化し、サイクル寿命が短くなります。
5) 放電電流密度:電流密度が大きくなると寿命は短くなります。
利点:最も低コスト（エネルギー単価はリチウム電池やニッケル水素の約1/3）。スクラップ残存価値が高い（リサイクル価格は新品のバッテリーより30％高い）。構成がシンプルで、再生技術が成熟しており、リサイクルが最も簡単です。リチウムイオン、ニッケル水素と並んで3種類の二次電池として最も広く使われています。
短所:エネルギー密度が低く（リチウム電池の約1/3、ニッケル水素電池の約1/2）、体積が大きい。サイクル寿命が短い (リチウム電池の約 1/3)。鉛汚染リスクは業界チェーンに存在します（鉛はバッテリー品質の 60% 以上を占め、世界の鉛の 80% 以上が鉛酸バッテリーに使用されています）。
| 電池の種類 | エネルギー密度 (鉛酸と比較) | ボリューム特性 |
|---|---|---|
| 鉛蓄電池 | ベースライン | サイズが大きいため、軽量のシナリオには適していません |
| リチウムイオン電池 | 鉛酸の約3倍 | 小型軽量 |
| ニッケル水素電池 | 鉛酸の約 2 倍 | 中くらい |
| 電池の種類 | エネルギー単価 | リサイクル残価 | リサイクル |
|---|---|---|---|
| 鉛蓄電池 | ベンチマーク (最も安価な二次電池) | リサイクル価格 > 新品バッテリー 30% | 成熟したテクノロジー、リサイクルが容易 |
| リチウムイオン電池 | 鉛酸の約3倍 | より低い | リサイクルシステムはまだ構築中 |
| ニッケル水素電池 | 鉛酸の約3倍 | より低い | リサイクル技術の敷居が高い |
すべての VRLA バッテリーが合格しました UL 安全認証済み、電圧、容量、密閉性はオンラインで 100% 検査されます。耐腐食構造の鉛カルシウム合金グリッドを採用しており、 までのフローティング充電に使用できます。 10 ～ 15 年。
選択は、実際の負荷、バックアップ電力期間、および標準公式に従って容量を決定するための動作条件（フロート充電/均等充電/放電サポート）に基づいて行う必要があり、フロート電圧ウィンドウ、放電レート、高温減衰率、サイクル数などの検証可能な指標に注意を払う必要があります。メンテナンスには、周囲温度の管理（20～25℃を推奨、精密空調装置または電池検査装置の設置）、充電電圧の厳密な管理、放電深度の管理、電圧と内部抵抗の定期的な検査（3か月ごとを推奨）、古くなった電池を発見して適時に交換する必要があります。運用とメンテナンスのアクションをチェック可能なリストに統合すると、年末の健康診断よりも早期の故障を発見できる可能性があります。
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通信基地局用の鉛蓄電池ソリューションを理解する →基地局のバッテリー寿命を延ばすための実際的な重要なポイントを 1 対 1 の比較表にまとめました。
| バッテリー寿命に影響を与える要因 | バッテリー寿命を延ばす方法 |
|---|---|
| 周囲温度 | 高温を防ぐ |
| 放電の回数と頻度 | 適切なタイミングでバッテリーを充電してください |
| 放電深さ | バッテリーの過放電を防ぐ |
| バッテリー管理パラメータ | バッテリー管理パラメータを適切に設定する |
| 定期的なメンテナンス | 定期メンテナンス |