今日、バッテリーには多くの化学的性質があり、新しいタイプも時間とともに商業的に利用できるようになってきていますが、私たちが専門としている用途で広く使用されている鉛酸タイプ、フラッデッド、AGM、トゥルーゲルを取り扱っています。鉛蓄電池技術は1世紀以上にわたって商業的に使用されてきた。考古学的に発見された人工的な構成の適切な材料は、原理がそれよりもずっと古くから知られ、使用されていたことを示唆しています。その構造は、鉛合金のプレートと硫酸と水の電解液である。バッテリーは多数のセルから構成され、鉛酸の化学的性質から、1セルあたりの満充電電圧は約2.12ボルトと決められている。したがって、公称6ボルトのバッテリーは、6.3〜6.4ボルトのフル充電電圧で3つのセルを有し、12ボルトのバッテリーは6つのセルを有し、12.7ボルトのフル充電電圧を有する。高品質で高性能な鉛蓄電池は、より高いセル電圧を示す場合があります。
セルには、鉛と二酸化鉛の2種類のプレートがあり、どちらも硫酸電解液と接触し、液体、マット、ゲルのいずれかに吸収される。二酸化鉛(PbO2)プレートは硫酸(H2SO4)電解液と反応し、水素イオンと酸素イオン(水を作る)、硫酸鉛(PbSO4)をプレート上に生成する。鉛板は電解液（硫酸）と反応し、硫酸鉛（PbSO4）と自由電子を残す。バッテリーの放電（電子がバッテリーから離れること）により、プレート上に硫酸鉛が蓄積し、酸が水で希釈される。サルフェーションとその問題点については後述する。浸水バッテリーの比重計で測定される電解液の比重は、相対的な充電（強さ）、または希釈（放電）のレベルを示します。この反応の可逆性が、鉛蓄電池の有用性を示している。密閉型は、通常使用時に水や水素などを再合成のために封じ込め、水位チェックや端子周辺の腐食などのメンテナンスを不要にします。
バッテリーの充電は、上記のプロセスを逆にしたもので、既存の電圧よりも高い電圧をバッテリーにかけることになります。電圧が高いほど充電速度は速くなりますが、いくつかの制限があります。ガス発生を考慮する必要があり、真のゲル・バッテリーはピーク充電電圧が低くなります。ゲル内で気泡が発生し、それが消散せずにバッテリーの損傷につながる可能性があるからです。これについては充電チュートリアルで詳しく説明します。
電解液はマットタイプの素材に吸収されるため、遊離電解液は存在しません（AGMバッテリー）、またはそれを安定させるゲル形式である可能性があります（真のゲルバッテリー）。現在の鉛蓄電池は、基本的にディープサイクル/蓄電型（定格アンペア時）と自動車用SLI型（始動/点灯/点火）（定格クランキングアンプ時）に区別されます。また、両方の定格を持つコンビネーション・タイプもありますが、これらは通常、同じグループ・サイズの始動用バッテリーよりもクランキング・アンプ定格が低くなっています。
SLI電池
SLIバッテリは、短時間に高アンペアを放出し（始動シーケンス）、その後、機器の充電システム（オルタネータ）から比較的短時間で再充電されるように設計されています。通常，始動シーケンスの放電はバッテリ容量の3%未満である。SLIバッテリーは深放電を繰り返すようには設計されておらず、これにさらされると寿命がかなり短くなる。このクラスには、湿式（浸水式）と完全密閉式のメンテナンス・フリー・バッテリー（AGM - 吸収ガラスマット）があります。これらは一般的にプレート数が多く、プレートは比較的薄い。定格はCA（クランキング・アンプ：華氏32度）、CCA（コールド・クランキング・アンプ：華氏0度）です。
ディープサイクルバッテリー
ディープ・サイクル・バッテリーは、板厚が厚く、放電レートが一定で、深く放電してもその後再充電できるように設計されています。RV、マリン、ディープ・サイクル、ストレージ、ゴルフカート・バッテリーと呼ばれることもあります。メンテナンスとしてディープサイクルバッテリーを深く放電するメリットはなく、メモリー効果もありません。通常、定格はアンペア時（ah）ですが、二重目的であったり、始動目的で使用されることがある場合は、CAおよびCCA定格がある場合があります。
ディープサイクル鉛蓄電池には、湿式と密閉式の2つの構成がある。湿式バッテリーは過充電に対する耐性が高いですが、充電時に水素ガスが発生するため、適切に排気する必要があります。密閉型鉛蓄電池には、AGM（吸収ガラスマット）構造またはゲル構造のものがあり、どちらもVRLA（バルブ制御鉛蓄電池）と呼ばれることがあります。よく 「ゲル 」という用語は、本当に密閉されたメンテナンスフリーのバッテリーを指すために使用されますが、AGMと真のゲルにはいくつかの異なる特性、特に真のゲルの充電要件があるため、この行為はバッテリー消費者に混乱を引き起こします。どちらのタイプもメンテナンスフリーで、液体がこぼれることもなく、ガス発生も最小限です。密閉型の他の呼び名としては、飢餓電解質、メンテナンスフリー、乾電池、スピルプルーフなどがある。これらのほとんどは、運輸省(DOT)の航空輸送認可を受けており、非危険物に分類されている。
ゲルは極端な温度や低充電状態での保管の影響を最も受けにくく、内部放電率も低いですが、ピーク充電電圧の要件は浸水型やAGMバッテリーより明らかに低くなります。AGMバッテリーはゲルセルよりも過充電に若干強い。AGMバッテリーのカテゴリーには、Optima™やOdyssey™、その他いくつかの高性能密閉型バッテリーが含まれます。住宅用警報システム、コンピューター用UPS（無停電電源装置）ボックスなどで見かける「密閉型鉛蓄電池」、「こぼれにくい」、「メンテナンスフリー」などと書かれた小型バッテリーは、ほとんどがAGMタイプのバッテリーです。ゲル」と書かれていなかったり、品番に「G」が付いていなければ、それはゲルではありません。
高性能電池
Optima™とOdyssey™の高性能バッテリーを紹介しました。他にもRock Racing™などがあります。これらのバッテリーは、高級な素材と構造技術を使用し、優れた結果を達成していますが、価格に反映される傾向があります。オデッセイユニットは、最初の5秒間は非常に高いバーストアンプを示し、これは高排気量エンジンや高圧縮エンジンの始動に不可欠な機能です。また、完全放電と再充電を何度も繰り返すことができます（放電深度80％で400サイクル）。始動とディープサイクルの二重の目的で使うなら、これに勝るものはない。我々はオデッセイPC1500を充電しておき、緊急ジャンプやその他の状況、テストのためにショップに準備しておく。もう十分でしょう。
電池容量
バッテリーの容量は、バッテリーが蓄え、負荷に供給できるエネルギーの尺度です。これは、バッテリーが業界標準の期間にわたってどれだけの電流を供給できるかによって決まります。単位は「アンペアアワー（ah）」と呼ばれる。バッテリーの業界標準は20時間率です。つまり、12Vバッテリーなら10.5ボルト、24Vバッテリーなら21ボルトに電圧が下がるまで、華氏80度で20時間かけてバッテリーが供給できる電流のアンペア数です。例えば、100Ahのバッテリーは5アンペアを20時間供給します。企業やマーケティング担当者が10時間やその他のレートを使用することもありますので、ブランドやグループのサイズを比較する際には、どのレートが表示されているかを確認してください。
バッテリー容量は分単位の予備容量（RC）としても表されます。予備容量とは、12Vバッテリーの場合は電圧が10.5ボルト、24Vバッテリーの場合は電圧が21ボルトに低下するまで、バッテリーが華氏80度で25アンペアを供給できる時間を分単位で表したものです。 アンペア時（ah）と予備容量（RC）の関係は、次の式で概算できます。
Typical battery sizes BCI*Group Battery Voltage, V Battery AH 31 12 105 4D 12 200 8D 12 245 GC2 (Golf Cart) 6 220 * Battery Council International
高いバッテリー放電率
放電率が業界標準の20時間を超えると、「ピューカート効果」により使用可能容量が減少する。この減少は直線的ではなく、以下のグラフに示されている。
バッテリー容量／放電率 放電時間 使用可能容量 20 100% 10 87% 8 83% 6 75% 5 70% 3 60% 2 50% 1 40
特定の用途にバッテリーのサイズを決める際には、この点を考慮しなければならない。大電流を消費する場合は、バッテリー容量を単純に計算されたアンペア時必要量よりも増やす必要があります。
電池寿命と放電深度（DOD）
バッテリーの寿命は、各サイクルでの放電が深くなるほど短くなります。バッテリーバンクの容量を最小要件よりも増やすと、バンクの寿命が延びます。真性ゲル・バッテリーは、深くサイクルされた場合、AGMよりもサイクル数が多くなる傾向があります。そのため、密閉型バッテリーが使用され、毎日深く放電される場合、ゴルフ・カートや車椅子/スクーターで頻繁に使用されます。
Average Life Cycle Chart Depth of Discharge Cycle Life Cycle Life Cycle Life % of AH capacity Group 27/31 Group 8D Group GC2 10 1000 1500 3800 50 320 480 1100 80 200 300 675 100 150 225 550
バッテリーへの温度影響
鉛蓄電池は低温で容量が低下する。華氏32度では、バッテリーは華氏80度で定格容量の約75％を供給する。これは、より寒い環境で必要な容量のバッテリーバンクのサイズを決める際に考慮する必要がある。非常に寒い気候の場合は、暖房または断熱されたコンパートメントを使用することをお勧めします。高温はバッテリーの化学反応をより活発にし、バッテリーの寿命を著しく低下させます。華氏60度から80度の環境では5年持つバッテリーも、砂漠の環境では2年しか持たないかもしれません。
内部放電
バッテリーは、自己放電とも呼ばれる内部放電を受ける。この割合は、電池の種類と、その構造に使用される鉛の冶金学によって決まる。内部に電解液用の空洞がある湿電池は、機械的強度を高めるために鉛とアンチモンの合金を使用している。アンチモンはまた、内部放電率を月8％から40％に増加させる。このような理由から、湿式電池は長期間メンテナンスせず、充電しないままにしておくべきではありません。ゲルおよびAGMバッテリーの構造に使用される鉛は、ゲルまたはマット材料によって安定化されるため、高い機械的強度を必要としない。通常、カルシウムはガス発生を抑えるために鉛と合金化され、内部放電率はAGMとゲル・バッテリーで月にわずか2%から10%です。
内部放電を含むあらゆるバッテリーの放電は、化学サイクルの一部としてバッテリー・プレートに硫酸化を生じさせ、十分な時間が経過するとこの硫酸化が硬化し、バッテリーの容量が低下するか、最悪の場合、完全に機能しなくなります。使用後の定期的な充電、または長期保管時の「フローティング」充電器の使用（ボート・バッテリー、ATVなど）は、この容量の減少を防ぎ、バッテリーの寿命を最大限に延ばします。鉛蓄電池の大部分（50％近く）は、サルフェーションにより容量が低下したり使用できなくなったりし、定格寿命に達しない。サルフェーションに対処するための電子機器（充電器やスタンドアローン機器）もありますが、ベストプラクティスは、高品質の「スマート」充電器の使用を含む適切なバッテリー管理で、最初の状況を回避することです。
バッテリー駆動時間の最大化に関するまとめ
上記の議論から、バッテリーの寿命に関するいくつかの問題があることがわかります。使用後の適時充電、可能であれば完全放電の回避、定期的なメンテナンス充電、保管中やシーズンオフ（ジェットスキー、スノーモービル、ATVなど）のバッテリーへの「フロート」充電器の使用は、すべて良好なバッテリー寿命に貢献するものです。可能な限り極端な温度、特に熱を避け、浸水バッテリの水位をチェックすることも不可欠です。バッテリーのサイクル寿命に到達しやすく、その結果容量が低下する用途がいくつかあります。日常的に酷使される車椅子やスクーターがこれに該当します。
バッテリーの直列接続と並列接続
2つ以上のバッテリーが直列に接続されると（プラスとマイナスが直列に接続される）、電圧は加算されますが、AH容量は変わりません。つまり、12 V、100 AHのバッテリー2個を直列に接続すると、24 V、100 AHのパックになります。1つのバッテリーのマイナスは2番目のバッテリーのプラスに接続し、残りの端子はシステム接続です。
2つ以上のバッテリーを並列（プラスとプラス、マイナスとマイナス）に接続すると、AH容量（アンペア数）は加算されますが、電圧は変わりません。つまり、12 V、100 AHのバッテリーを2個並列接続すると、12 V、200 AHのパックになります。
