Свинцовые аккумуляторы (SLA)

Аббревиатура SLA расшифровывается как Sealed Lead Acid — герметичная свинцово-кислотная батарея (рис. 5). И уже само название указывает на наиболее значительное усовершенствование, сделанное в ее конструкции. Свинцовый аккумулятор впервые собрал Гастон Плантэ: в 1859 г. он опустил две свинцовые пластины в резервуар с серной кислотой и некоторое время пропускал через них электрический ток. Затем, подключив к пластинам гальванометр, зарегистрировал генерируемое резервуаром напряжение. Теперь рассмотрим химический процесс, который протекает в SLA-аккумуляторе "розлива" 90-х годов.

Батарея состоит из двух пластинчатых электродов (положительного и отрицательного), разделенных слоем, изготовленным из нетканой материи или тонкого стекловолокна. Пластины помещены в герметический корпус, снабженный клапаном безопасности, открывающимся при давлении, превышающем 43 кПа, и залиты разбавленной серной кислотой. Оба электрода изготовлены из сплава свинца, олова и кальция, положительный содержит пористый диоксид свинца (PbO₂), а отрицательный чистый свинец (Pb). В процессе разрядки диоксид и чистый свинец превращаются в сульфаты (PbSO₄). Соответственно некоторая часть кислоты, отдав атомы серы, трансформируется в обыкновенную воду. Во время зарядки происходит обратная реакция, при этом, если попытаться продолжить ее после достижения аккумулятором максимальной емкости, на положительном электроде начинает выделяться газ (кислород). Раньше, когда корпуса батарей изготовляли открытыми, это не составляло проблемы, однако после герметизации выделение газа чревато взрывом. Чтобы избежать скопления кислорода, отрицательный электрод делают по размерам несколько больше положительного, поэтому до определенного момента весь выделившийся газ будет им связываться, т. е. чистый свинец опять превратится в сульфат:

2Pb + O₂ + 2H₂SO₄ = 2PbSO₄ + 2H₂O. (19)

Конечно, когда-нибудь и этой реакции придет конец, но для таких случаев и существует выпускной клапан.

Свинцовые батареи отличаются большей массой, низкой электрической плотностью и коротким сроком эксплуатации (200, максимум 500 циклов). Что привлекает покупателей, так это высокое напряжение элемента (6 или 12 В), низкая цена и неприхотливость SLA. У них отсутствует эффект памяти, а скорость саморазрядки не превышает 40% в год. Хранить их следует только в заряженном состоянии, поскольку при глубоком разряде начинается процесс сульфитации, значительно ухудшающий показатели батареи. Относительно недавно SLA-аккумуляторы можно было заряжать исключительно с помощью метода медленной зарядки (6—12 ч). Однако в последних моделях (в частности, Panasonic) возможно использование и быстрого режима (1—2 ч). Диапазон допустимых температур для зарядки от 0 до +40 °C, для разрядки от -15 до +50 °C.

Свинцовые батареи находят применение в самом разнообразном портативном оборудовании, в том числе в профессиональных видеокамерах и мощных сотовых телефонах класса "Атташе" (перевозятся в кейсах или встраиваются в автомобиль).