鉛電池の仕組み

前提知識

■鉛電池
鉛電池は以下の構成になっており、硫化水素(H₂SO₄)の電解液に、負極に鉛(Pb)、正極に二酸化鉛(PbO₂)の電極が浸っております。



＜基本原理＞
①PbはPb²⁺が安定した性質を持っているので、Pb²⁺となり水溶液中に溶け出します。そして水溶液中のSO₄と即座に結びつき、PbSO₄となって負極に付着します。 ② 余った電子は回路を通り正極に移動します。これが電流が流れたという事になります。 ③ 正極に移動した電子はPbO₂のPbと結びつきPb²⁺となって水溶液中に溶け出します。しかしやはり水溶液中のSO₄と即座に結びつき、PbSO₄となって正極に付着します。またこの時余ったO₂はHと結びつきH₂Oとなります。



＜充電＞
以下の様に外部電源を繋ぐと上記の説明とは逆の反応が起き、電子が負極側に流れます。これを充電といいます(逆の現象を放電といいます)。ボルタ電池, ダニエル電池は充電はできず1次電池といいますが、鉛電池の様に充電可能な電池を2次電池といいます。



＜起電力＞
起電力の求め方は、PbとPbO₂の標準電極電池から求める事ができます。こちらの値を用いると、Pbは-0.35V、PbO₂は1.7Vなので両者の差分の2.05Vが起電力となります。

＜劣化＞
放電したばかりのPbSO₄は柔らかく、充電で元のPbやPbO₂に戻りますが、長い間PbSO₄の状態にしておくと結晶化し、充電しようとしても元の物質に戻らない(充電できない)となります。 これをサルフェーションといいバッテリーが劣化したことを意味します。いずれ電極の表面全てがサルフェーションにより覆われ完全に充電できなくなります。

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