鉛バッテリーの宿命/サルフェーションの発生メカニズム

　　Chemical change in the lead battery

■バッテリー内部の充電・放電メカニズム

サルフェーション（硫酸鉛、PbSO4）の生成

鉛バッテリーが放電時に電極板の表面にサルフェーション（非伝導性結晶皮膜）が発生します。この時点でのサルフェーションはとても柔らかい物質です。この時点で、すみやかに充電することにより、サルフェーションは電解液に溶け込みます。理論上はこのサイクルが永続的に繰り返されるはずです。

しかし、バッテリーが長期間放置されたり（自己放電状態）、長期間充電・放電を繰り返していくと、結晶化したサルフェーションが硬質化し、充電しても電解液に戻らなくなっていきます。このサルフェーション（右下写真）が電極板の表面に増殖していくと、
結晶化した「サルフェーション」

　1. 電気の流れが悪くなる・・・内部抵抗増大
　2. 充電しにくくなる・・・充電効率低下
　3. 蓄電量が減る　・・・　蓄電能力低下
　4. 放電しにくくなる・・・放電パワー低下

によりバッテリーは寿命と判断されて廃棄されます。これは鉛バッテリー誕生以来の宿命でもありました。

正極反応：　PbO2 + 4H⁺ + SO4^{- -} + 2e^-	放電→ ←充電	PbSO4 + 2H2O
負極反応：　Pb + SO4^{- -}	放電→ ←充電	PbSO4 + 2e^-

■放電中、電極にサルフェーションが生成される

■充電中に、サルフェーションが電解液に戻る

鉛バッテリー内部の化学変化

正極板	電解液	負極板	放電	正極板	電解液	負極板
PbO2	2H2SO4	Pb	→ ←	PbSO4	2H2O	PbSO4
二酸化鉛	希硫酸	鉛	充電	硫酸鉛	水	硫酸鉛

■年月と共に結晶化したサルフェーションが硬質化＆増殖し
充電しても電解液に戻らなくなる

これが原因で、この世の多くの鉛バッテリーは寿命と判断されます。

※ここで、1点お気付きのことでしょう。
使用頻度が少ないエンジン車両、電動車両の場合、車両の暗電流（自己放電）も手伝ってバッテリー電圧は徐々に低下していきます。それと同時にサルフェーションの影響を受けやすくなります。結果的にバッテリー寿命が短くなる傾向があります。このように高性能バッテリーであってもバッテリー寿命は使用環境に左右される傾向があります。