بطارية حمض الرصاص، والمعروفة أيضًا باسم بطارية حمض الرصاص، هي نوع من البطاريات ذات أقطاب كهربائية مصنوعة بشكل أساسي من الرصاص والإلكتروليت المصنوع من محلول حمض الكبريتيك. وهي مقسمة عمومًا إلى نوعين: بطاريات من النوع المفتوح وبطاريات يتم التحكم فيها بالصمام. الأول يتطلب صيانة منتظمة للحقن الحمضي، في حين أن الأخير عبارة عن بطارية لا تحتاج إلى صيانة.
بطاريات الرصاص الحمضية هي أقدم نوع من البطاريات القابلة لإعادة الشحن التي اخترعها الفيزيائي الفرنسي غاستون بلانت في عام 1859. وعلى الرغم من أنها تحتوي على نسبة طاقة إلى وزن منخفضة جدًا ونسبة طاقة إلى حجم منخفضة، إلا أن قدرتها على توفير تيارات عالية الارتفاع تعني أن البطارية تحتوي على نسبة القوة إلى الوزن كبيرة نسبيًا. هذه الميزات، إلى جانب تكلفتها المنخفضة، تجعلها جذابة للاستخدام في السيارات لتوفير التيار العالي المطلوب لبدء تشغيل المحركات.
على الرغم من أن كيمياء الرصاص قد نضجت، إلا أنها لا تزال تستخدم على نطاق واسع اليوم. هناك أسباب كافية لشعبيتها. حمض الرصاص موثوق به وغير مكلف على أساس التكلفة لكل واط. لا توجد بطارية أخرى تقريبًا يمكنها توفير طاقة عالية بسعر رخيص مثل حمض الرصاص، مما يجعلها فعالة من حيث التكلفة في السيارات وعربات الجولف والرافعات الشوكية والسفن وإمدادات الطاقة غير المنقطعة (UPS).
يتكون الهيكل الشبكي لبطاريات الرصاص الحمضية من سبائك الرصاص. الرصاص النقي لين جدًا بحيث لا يمكنه دعم نفسه، لذلك تمت إضافة كمية صغيرة من المعادن الأخرى للحصول على القوة الميكانيكية وتحسين الأداء الكهربائي. المضافات الأكثر شيوعًا هي الأنتيمون والكالسيوم والقصدير والسيلينيوم. يُشار إلى هذه البطاريات عادةً باسم "أنتيمون الرصاص" و"كالسيوم الرصاص".
يمكن أن تؤدي إضافة الأنتيمون والقصدير إلى تحسين الدورة الدموية العميقة، ولكن هذا سيزيد من استهلاك المياه والطلب على التوازن. يمكن أن يقلل الكالسيوم من التفريغ الذاتي، لكن صفائح الكالسيوم الرصاصية قد يكون لها آثار جانبية على النمو بسبب أكسدة البوابة أثناء الشحن الزائد. تستخدم بطاريات الرصاص الحمضية الحديثة أيضًا عوامل المنشطات مثل السيلينيوم والكادميوم والقصدير والزرنيخ لتقليل محتوى الأنتيمون والكالسيوم.
أثناء ركوب الدراجات العميقة، يكون حمض الرصاص أثقل من الأنظمة القائمة على النيكل والليثيوم وله متانة أقل. يؤدي التفريغ الكامل إلى الإجهاد، وكل دورة تفريغ/شحن تحرم البطارية بشكل دائم من كمية صغيرة من الشحن. عندما تكون البطارية في حالة عمل جيدة، تكون الخسارة في حدها الأدنى، ولكن بمجرد انخفاض الأداء إلى نصف السعة الاسمية، سيزداد الخبو. تنطبق خاصية التآكل هذه على جميع البطاريات بدرجات متفاوتة.
وفقًا لعمق التفريغ، يمكن أن يوفر حمض الرصاص المستخدم في تطبيقات الدورة العميقة ما بين 200 إلى 300 دورة تفريغ/شحن. الأسباب الرئيسية لدورة الحياة القصيرة نسبيًا هي تآكل البوابة على القطب الموجب، واستنفاد المواد النشطة، وتوسيع لوحة القطب الموجب. في درجات حرارة التشغيل المرتفعة وعند سحب تيارات تفريغ عالية، سيتم تسريع ظاهرة الشيخوخة هذه.
يعد شحن بطاريات الرصاص الحمضية أمرًا بسيطًا، ولكن يجب اتباع حدود الجهد الصحيحة. يمكن أن يؤدي اختيار حد الجهد المنخفض إلى تغطية البطارية، ولكنه قد يؤدي إلى تدهور الأداء وتراكم الكبريتات على لوحة القطب السالب. يمكن أن يؤدي تحديد الجهد العالي إلى تحسين الأداء، ولكنه سيشكل تآكلًا في البوابة على لوحة القطب الموجب. إذا تم إصلاحه في الوقت المناسب، يمكن عكس عملية الكبريت، لكن التآكل يكون دائمًا.
لا يمكن شحن حمض الرصاص بسرعة، وبالنسبة لمعظم الأنواع، يستغرق شحنه بالكامل من 14 إلى 16 ساعة. يجب أن تكون البطارية مشحونة بالكامل دائمًا. يمكن أن يؤدي انخفاض طاقة البطارية إلى الكبريت، مما قد يؤدي إلى الإضرار بأداء البطارية. يمكن أن تؤدي إضافة الكربون إلى القطب السالب إلى تقليل هذه المشكلة، ولكنها يمكن أن تقلل أيضًا من الطاقة المحددة.
