自動車バッテリー科学:バッテリーのしくみ

自動車のバッテリーは、車両の中で最も重要でありながら見落とされがちな電気部品の 1 つです。バッテリーの状態が悪いと、立ち往生したり、車両の他のコンポーネントが損傷したりする可能性があります。この記事では、電池の仕組みと取り扱い方法について説明します。

自動車用バッテリーの中身

典型的な車のバッテリーの内部には、セルと呼ばれる 6 つの小さなエネルギー生成コンポーネントがあります。各セルには、一連の電極またはプレートが含まれています。バッテリーの正極板は酸化鉛 (PbO2) です。バッテリーの負極板は、柔らかくスポンジのような状態の純鉛です。各セル内のプレートは、合計 16 個のコンポーネントの交互の層に配置されています。セル内のすべての正極板は、すべての負極板と同様に並列に配線されています。

各セルは約 2 ボルトの電気を生成します。 6 つの個々のセルは互いに直列に配線されているため、各セルによって生成される電圧が加算されます。結果は 12 ボルトです。

化学の準備はできていますか?

硫酸 (H2SO4) の希釈溶液がプレートを囲んでいます。酸と水 (H2O) の比率は、通常、酸 1 に対して水 3 の範囲です。

バッテリーの外部端子に負荷を接続すると、化学反応が始まります。当社の希硫酸混合物は、H2SO4 と水 (H2O) で構成されています。反応が始まると、硫酸は正の水素イオン (2H) と負の硫酸イオン (SO4) に分かれます。

水素イオンが過酸化鉛プレートに到達すると、そこから電子を吸収して水素原子になります。このプロセスは過酸化鉛を攻撃して、酸化鉛 (PbO) と水 (H2O) を生成します。酸化鉛は硫酸と反応して、硫酸鉛 (Pb SO4) と水 (H2O) を形成します。

負の硫酸イオンは、溶液内を自由に移動します。それらが純粋な鉛板に到達すると、余分な電子を放棄し、ラジカル硫酸塩として知られるものになります.ラジカル硫酸塩は単独では存在できないため、純粋な鉛プレートを攻撃して硫酸鉛 (PbSO4) を生成します。

過酸化鉛プレートから電子を奪う正の水素イオンと、純粋な鉛プレートに電子を与える負の硫酸イオンの作用により、電子の不均衡が生じます。これらの電子は、外部負荷を介して流れ、バランスを取ろうとします。このプロセスは、バッテリーが私たちの負荷 (ライト、アンプ、ヒーター、またはコンピューター) に電力を供給する方法です。

バッテリー充電の背後にある化学

外部 DC 電源をバッテリーに接続するときは、プロセスを逆にします。オルタネーターやバッテリー充電器などの外部 DC 電源は、正の硫酸鉛で覆われた過酸化鉛プレートと負の過酸化鉛で覆われた鉛プレートに電子を供給します。充電プロセス中、硫酸溶液の密度は低下しますが、正の水素イオンと負の硫酸イオンはまだ残っています。

正に帯電した水素イオンは、外部 DC 電源の負端子に向かいます。各水素イオンは、陰極板から 1 つの電子を受け取り、水素原子になります。これらの水素原子は硫酸鉛を攻撃して、鉛と硫酸を生成します。

負の硫酸イオンは、正に帯電したプレートに向かって移動します。そこに到達すると、余分な電子を放棄してラジカル硫酸塩になります。このラジカル硫酸塩は硫酸鉛と反応し、過酸化鉛と硫酸を形成します。

それを大幅に簡素化できます!

簡単に言えば、鉛蓄電池のマイナス端子には過剰な電子が存在します。負荷をバッテリーに接続すると、電子が負荷をスクランブルしてプラス端子に到達します。この電子の流れは、バッテリーが仕事をするためのエネルギーを提供できるようにするものです.

静止電圧よりも高い電圧をバッテリーに印加すると、電子の流れが逆になります。プレート上の硫酸塩層は、鉛と硫酸に変換されます。

バッテリーの充電:落ち着きましょう – ラッシュとは何ですか?

車のバッテリーにできる最悪のことは、充電プロセスを急ぐことです。再充電の化学反応を急ぐと、硫酸鉛が熱くなり、鉛と過酸化鉛のプレートに永久に付着します。そこにくっつくと、プレートのその領域を使用して電子を流すことができなくなり、バッテリーの有効サイズを縮小しました.

おそらく、「バッテリーは死んだ後は同じではない」という表現を聞いたことがあるでしょう。このステートメントは、バッテリーが優しく完全に充電されていない場合に当てはまります。

バッテリーを適切に再充電したい場合は、プロセスを遅くすることで、制御された速度で化学反応を起こすことができます.高品質のコンピューター制御充電器を使用している場合 (そうすべきです!)、2 つの主要な充電段階があります。最初の段階はバルク充電と呼ばれます。充電器は、印加電圧を調整することにより、バッテリーへの一定の電流の流れを維持します。

ケア用バッテリーの充電が速すぎるかどうかは、どうすればわかりますか?標準浸水型バッテリーは、充電中に華氏約 120 度を超えないようにしてください。遅くて涼しい方が常に良いことをお勧めします。吸着ガラス マット (AGM) またはゲル バッテリーは 100 度を超えてはなりません。

使用されたエネルギーの約 80% がバッテリーに戻されると、充電器は吸収段階に切り替わります。その段階で、充電器はバッテリーに一定の電圧を供給し、バッテリーが完全に充電されると電流の流れは減少します。

最大バッテリー充電率の計算方法

比較的大きな自動車用バッテリーの容量は 70 または 80 アンペア時です。この仕様は、理想的な条件下で、バッテリーから 1 アンペアの電流を 70 時間または 80 時間引き出すことができることを意味します。その時間が経過すると、バッテリーは切れたと見なされます。

70 アンペア時のバッテリーの理想的な充電率を見つけるには、この仕様を 10 で割って 7 アンペアを求めます。バッテリーは、過熱することなく 7 アンペアの充電電流を受け入れることができる必要があります。バッテリーが完全に放電されている場合、充電には 10 時間かかることに注意してください。バッテリーの充電に関しては、遅いほどよいということを忘れないでください。

車のバッテリーの手入れ

車のバッテリーの手入れとメンテナンスに熱中する私たちの中には、年に数回、バッテリーをインテリジェントなバッテリー充電器に接続する人もいます。経験則の 1 つは、オイル交換のたびに、または年に 4 回、バッテリーを完全に充電することです。十分な充電時間が得られない短い旅行をする場合は、この頻度を増やす必要があります。同様に、エンジンをオフにしてオーディオ システムを再生すると、バッテリーがすぐに消耗します。友達と出かけていて車のバッテリーが消耗している場合は、高品質の充電器に一晩置いてください。

バッテリーの酸溶液にアクセスできる場合は、適切なレベルにあるか、少なくとも鉛プレートを完全に覆っていることを確認してください。溶液の比重を確認するには比重計を使用する必要がありますが、比重が低い場合は、蒸留水を追加する方が何もしないよりはましです。一部のバッテリーに含まれる小さな緑色の「目」は、比重計です。消えると、バッテリー内の化学バランスが崩れ、充電が必要になります。

お住まいの地域の携帯電子機器販売店には、リモート カー スターターを設置する前に使用するバッテリー負荷テスターがある場合があります。バッテリーの状態が気になる場合は、点検を依頼してください。家に帰ろうとしているときや仕事をしようとしているときに、気温が下がったときにバッテリーが切れて立ち往生するのはイライラします.

バッテリー端子と車両への接続が常に清潔で安全であることを確認してください。接続が緩んでいると、電気システムの機能に劇的な悪影響を及ぼす可能性があります。

新しいバッテリーが必要な場合は、まずお近くのモバイル強化販売店にご確認ください。彼らは多くの場合、バッテリーのアップグレードに関して豊富な経験を持っており、キーを回すたびに車の準備が整っていることを保証するソリューションを選択するのに役立ちます.