自動車用電池
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保守、手入れ、検査
正しく使用すれば、現代的な始動用電池は6年から10年の耐用年数の間メンテナンスフリーで使うことができる。これは、充電率90%以上を保って使用することを意味する。充電率が80%まで低下したら速やかに充電すべきで、80%を下回ったら直ちに充電すべきである。
1日の走行距離が50 kmあれば満充電することができる。短距離しか運転しなかったり、月の走行距離が50 km未満の場合、電池の耐用年数を維持するためには補充電を行わなければならない。充電率はオルタネーターの電圧や電力を消費する装備、外気温によっても影響される。エンジンがアイドリングしている時、電池には通常充電は行われていない。したがって、前照灯やシートヒーターは走行中にのみ使用するべきである。停車中に室内灯やラジオを付けたままにすることも電力を消耗する。
メンテナンスフリー鉛蓄電池が充電率50%未満まで放電すると、充電時に有害な電解液の成層化が起こる。つまり、硫酸濃度と密度が高い（> 1.28 g/cm3）電解液が電池の下部に集まり、硫酸濃度と密度が低い（< 1.15 g/cm3）電解液が上部に集まる。電解液の成層化が起きると、充電率あるいは開回路電圧が誤って高く表示され過ぎるだけでなく、充電が不十分になって電池の劣化が早まる。12 V鉛蓄電池の開回路電圧が13.0 Vを超えていたら、間違いなく電解液の成層化が起こっている。
計算上では満充電状態で電圧が12.84 Vの時の硫酸濃度は約39.7%（電解液密度約1.30 g/cm3）であり、放電して電圧が11.4 Vになると硫酸濃度は約6.6%（電解液密度約1.05 g/cm3）まで低下する[57]
| 電解液密度 | 開回路電圧 | 充電状態 |
|---|---|---|
| 1.28 g/cm3 | 約12.70 V | 満充電 (100 %) |
| 1.26 g/cm3 | 約12.60 V | 正常な充電 (90 %) |
| 1.24 g/cm3 | 約12.50 V | 充電が弱い (80 %) |
| 1.18 g/cm3 | 約12.20 V | 正常な放電 (50 %) |
| 1.10 g/cm3 | 約11.80 V | 深放電 (10 %) |
充電率と開回路電圧
他の電池技術（例: NiCd、NiMH、LiCoO2、LiFePO4など）と比較した時の鉛蓄電池の特徴は、電解液の一部が充電ならびに放電中に電気を供給する化学反応に直接関与していることである。そのため、放電中の硫酸濃度の低下と充電中の増加を避けることができない。
一例として、満充電時に電解液密度が1.28 g/cm3のシール形鉛蓄電池の電解液密度を考える。完全に放電した時、密度は1.1 g/cm3まで落ち、半分充電された時は1.18 g/cm3となる。
液式鉛蓄電池の場合、満充電時の電解液密度は1.24 - 1.28 g/cm3が正常である。これは、この範囲で電気伝導度が最大となり、したがって出力電流が最も高くなるためである。第2世代のAGM電池ではサイクル安定性を向上させるためにわずかに高い1.30 - 1.32 g/cm3の電解液密度が選択された。同時に、この密度範囲で電解液の凝固点が最も低くなる（だいたい−70 °C - −60 °C）。次に、鉛蓄電池の開回路電圧は（温度に依存する）ネルンストの式に従って硫酸濃度から決まる。したがって、電圧を測定することで、硫酸濃度（電解液密度）と充電率を近似的に決定することができる。
今日のメンテナンスフリー電池は電解液をサンプリングして比重を測定することができないため、開回路電圧の測定が充電率を決定する唯一の手段であることが多い。しかしながら、深放電によって劣化した電池の場合は、電解液の成層化が起こって信頼できない（大抵は高過ぎる）電圧値を示すことがある。
電圧と電解液密度の間には「室温において」以下の近似式が成り立つ。
- セルの電圧 (V) = 0.84 + 電解液密度（g/cm3）
したがって、6個のセルが直列接続された自動車用12 V鉛蓄電池の場合は、
- 電圧 (V) = 6 × (0.84 + 電解液密度（g/cm3）)
となる。
電圧の測定は、電池を4時間ほど置いて落ち着いてから行わなければならない。
12.5 Vがだいたい満充電の80%時の電圧であり、劣化を防ぐため電圧が12.5 Vを下回らないようにしなければならない。鉛カルシウム電池では12.2 Vで充電率が約50%、11.5 Vで深放電となる。直ぐに充電すれば、元の電池容量を損わずに済む。
注釈
- ^ 24 Vの場合は12 Vの電池を直列接続することによって構成されている。
- ^ 分極化とも。急速充電時に電解液の上部と下部に比重差が生じる現象。定電圧制御されたアイドリングストップ車用バッテリーでは、充電時にガスがほとんど発生しないため、電解液が撹拌されず成層化が起きる。これによってサルフェーションと呼ばれる劣化現象が引き起こされる[30]。
- ^ 日本国内のメーカーは、たとえばGSユアサは「日本の気候風土と使用環境に応じた」[40]というように欧州規格が制定された欧州と日本の違いをアピールしている。一方、欧州のメーカーは、たとえばファルタは欧州規格を採用した日本車用としても通常の欧州規格の製品を案内している[41]。厳密には異なっても基本的には同等であるため前述の「欧州規格のものを日本車に装着する」のみならず、「『日本車用専用』とされている方を欧州車に装着する」も可能である。
出典
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