Qu’est-ce qu’une batterie au plomb-acide ?
Les batteries au plomb-acide sont un type de batterie qui utilise du dioxyde de plomb et du plomb métallique comme électrodes. L’acide sulfurique est l’électrolyte qui remplit l’espace entre les électrodes. Les batteries au plomb-acide sont d’excellentes batteries en termes de prix, car le plomb utilisé pour les électrodes est bon marché et peut être fabriqué à bas prix. Elles sont généralement largement distribuées parce qu’elles sont faciles à utiliser, que leurs performances sont stables quel que soit le courant utilisé et qu’elles ont peu d’effets de mémoire.
Parmi les inconvénients, citons la difficulté de les rendre plus petites et plus légères que d’autres batteries rechargeables, et la nécessité de faire attention aux dommages dus à l’utilisation d’acide sulfurique.
Utilisations des batteries au plomb-acide
Les batteries au plomb-acide sont utilisées dans un large éventail d’applications en raison de leur faible coût, de leur grande stabilité et de leur excellent rapport qualité-prix. Les secteurs de l’automobile et de l’industrie sont particulièrement bien représentés comme domaines où elles deviennent de plus en plus populaires.
Une seule cellule d’une batterie au plomb-acide a une force électromotrice de 2 V, qui peut être portée à 6, 12 ou 24 V en connectant plusieurs cellules ensemble. Il existe deux types de batteries au plomb-acide en ce qui concerne la forme des plaques d’électrodes : les batteries à électrodes en pâte et les batteries à électrodes enrobées.
Le type à pâte utilise un composé de plomb enduit sur la grille et est utilisé dans les alimentations de secours et les alimentations sans interruption, car sa grande surface d’électrode permet d’obtenir un courant important. Le type à pâte est également utilisé dans les automobiles.
Les batteries de type “clad” sont constituées de fibres de verre tressées en forme de tube et remplies de poudre de plomb. Elles sont utilisées dans les dispositifs de secours des chantiers de construction, tels que les chariots élévateurs, en raison de leur longue durée de vie et de leur durabilité. Elles sont moins adaptées à une utilisation dans des régions extrêmement froides en raison du risque de gel de l’électrolyte et d’éclatement de la batterie.
Principe des batteries au plomb-acide
Le phénomène de décharge des batteries au plomb-acide est représenté par l’équation de réaction suivante (équation de la batterie). Lors de la recharge, la réaction s’effectue dans le sens inverse de cette équation.
- Réaction à l’électrode positive : PbO2+ 4H^(+) +SO4^(2-) + 2e^(-) → PbSO4 + 2H2O
- Réaction à l’anode : Pb + SO4^(2-) → PbSO4 + 2e^(-)
- Réaction dans l’ensemble du système : PbO2 + 2H2SO4 + Pb → 2PbSO4 + 2H2O
Dans les batteries au plomb-acide, le dioxyde de plomb (PbO2) est utilisé pour l’électrode positive, le plomb (Pb) pour l’électrode négative et l’acide sulfurique dilué (H2SO4) pour l’électrolyte.
Lors de la décharge, le plomb réagit avec l’acide sulfurique du côté de l’anode et est oxydé en sulfate de plomb (PbSO4). Au cours de la réaction, les électrons (e^(-)) du plomb sont libérés et transférés du côté de la cathode, produisant ainsi de l’électricité.
Du côté de la cathode, le dioxyde de plomb de l’électrode reçoit les électrons envoyés du côté de l’anode et libère des ions de plomb. Les ions plomb réagissent avec l’acide sulfurique pour former du sulfate de plomb. L’oxygène du dioxyde de plomb se combine avec les ions hydrogène (H^(+)) présents dans l’électrolyte pour former de l’eau (H2O).