Lead-acid battery
סוללת העופרת-חומצה, המצאה מונומנטלית של הפיזיקאי הצרפתי גסטון פלאנטה ב-1859, עומדת כעמוד יסוד בתחום הסוללות החשמליות הנטענות. מורכבת מלוחות עופרת טבולים בתמיסה מימית של חומצה גופרתית, טכנולוגיה מתמשכת זו עמדה במבחן הזמן וממשיכה להפעיל יישומים שונים. עבודתו החלוצית של פלנטה על סוללת עופרת-חומצה כללה הרכבה של שתי לוחות עופרת, כאשר אחת מצופה בתחמוצת עופרת. הלוחות הללו הופרדו בצורה גאונית על ידי רצועות גומי מפותלות לצורת ספירלה ושקועות בתמיסת מים. עיצוב חדשני זה הניח את הבסיס לפיתוח והתפתחות של סוללות מודרניות שעליהן אנו מסתמכים לאינספור מטרות.
סוללת העופרת-חומצה עומדת כבעלת כושר בתחום הסוללות, ומתהדרת בנתון מכירות שנתי מרשים של כ-15.6 מיליארד דולר. זה מהווה נתח משמעותי של כ-33% מההוצאה העולמית על סוללות, כפי שדווח בשנת 2009. הפופולריות המתמשכת והשימוש הנרחב שלה הופכים אותה לאבן יסוד בתעשיות ויישומים שונים, המציגות את מהימנותה ויעילותה לאורך זמן.
סוללות עופרת ממלאות תפקיד מכריע ביישומים שונים, כאשר השימושים העיקריים שלהן מחולקים לשלוש קטגוריות עיקריות. הם משמשים כמקור חשמל חיוני להתנעת רכבים, ומהווים 60% מהשימוש בהם. בנוסף, סוללות עופרת-חומצה נמצאות בשימוש נרחב כמערכות גיבוי להתקנות נייחות, המהוות 25% מהשימוש בהן, מה שמבטיח אספקת חשמל רציפה במהלך הפסקות. יתר על כן, סוללות אלו תורמות לפתרונות אחסון אנרגיה, המייצגות 15% מהשימוש בהן ותומכות בניהול והפצה של אנרגיה מאוחסנת ביעילות. בכל קיבולת, סוללות חומצה עופרת מפגינות צדדיות ואמינות במגזרים מגוונים.
סוללות עופרת, הידועות באורך החיים וברבגוניות שלהן בטמפרטורות קיצוניות, הן מרכיב עיקרי בתעשיות שונות. עם תוחלת חיים מרשימה של 500-800 מחזורים והיכולת לפעול ביעילות על פני טווח טמפרטורות רחב ממינימום של -40 מעלות צלזיוס למקסימום של 60 מעלות צלזיוס, הם מתגלים כבעלי ערך רב בתנאים תובעניים. אחת התכונות הבולטות של סוללות עופרת-חומצה היא יחס ההספק הגבוה שלהן למשקל, המתהדר בדירוג W/kg מרשים של 180. זה הופך אותן למתאימות במיוחד ליישומים הדורשים מקור אנרגיה קומפקטי אך חזק. למרות העוצמות הללו, לסוללות עופרת יש מגבלות, בעיקר צפיפות האנרגיה הנמוכה יחסית שלהן. עם צפיפות אנרגיה הנעה בין 33-42 וואט/ק"ג לפי משקל ו-60-110 וואט/ליטר לפי נפח, ייתכן שהם לא יהיו האפשרות היעילה ביותר עבור יישומים הדורשים קיבולת אחסון אנרגיה גבוהה. הבנת הפשרות הקשורות לסוללות עופרת חומצה חיונית בקביעת מקרי השימוש האופטימליים שלהן ובהבטחה שהן נפרסות היכן שהחוזקות הייחודיות שלהן זוהרות ביותר.
סוללות עופרת הן בחירה נפוצה עבור יישומים רבים, הידועים באמינותן ובעלות-תועלת שלהן. הבנת מאפייני המתח של תא סוללה עופרת-חומצה היא חיונית לביצועים מיטביים. במצב טעון מלא, תא סוללה עופרת-חומצה מספק מתח מעגל פתוח של 2.10 וולט, ויורד ל-1.95 וולט בעת השימוש. כדי להטעין מחדש בצורה יעילה, הסוללה דורשת מתח טעינה בטווח של 2.28-2.4 וולט, שימו לב שטווח זה עשוי להשתנות עם תנודות הטמפרטורה. חיוני להימנע מחשיפת סוללות עופרת לחומצה למתחים גבוהים במהלך הטעינה, שכן הדבר עלול להוביל לאלקטרוליזה מהירה של האלקטרוליט המימי, שעלול לגרום לפליטות ולפגיעה בשלמות הסוללה. תחזוקה נכונה והקפדה על פרמטרי טעינה מומלצים הם המפתח למקסום אורך החיים והביצועים של סוללות עופרת.
