Les batteries à acide et leurs caractéristiques

Une batterie est une source d'énergie qui convertit l'énergie d'une réaction chimique en énergie électrique lors de la décharge, et inversement lors de la charge. Sa principale différence avec une batterie classique réside dans sa capacité à se recharger. Pour recharger une batterie, un courant continu doit lui être appliqué dans le sens inverse de celui de la décharge.

Les batteries au plomb-acide ont été inventées au XIXe siècle et restent les batteries les plus répandues au monde grâce à leur faible coût et leur rendement élevé. Elles se composent d'un boîtier et de deux électrodes de polarité opposée, immergées dans un électrolyte (une solution acide), d'où leur nom (batteries au plomb-acide). On les appelle également batteries au plomb, en raison du matériau dont sont faites leurs électrodes.

Comment fonctionnent-ils ?

La batterie fonctionne selon le principe électrochimique de la réaction entre le plomb et le dioxyde de plomb dans une solution aqueuse d'acide sulfurique. Lorsqu'une charge est appliquée aux électrodes, une réaction chimique se produit entre le dioxyde de plomb et l'acide sulfurique (H⁺).₂DONC₄ainsi que la réaction d'oxydation du plomb en sulfate de plomb. Lors de la décharge, le dioxyde de plomb est réduit à la cathode (« - ») et le plomb est oxydé à l'anode (« + »). Lors de la charge, des réactions chimiques inverses et l'électrolyse de l'eau se produisent, libérant de l'oxygène à l'anode et de l'hydrogène à la cathode.

Les réactions d'interaction se produisant dans la batterie peuvent être décrites par deux formules :

1. PbO₂ + Pb + 2H₂DONC₄ → 2PbSO₄ + 2H₂O — décharge.
2. 2PbSO₄ + 2H₂O → PbO₂ + Pb + 2H₂DONC₄ - charge.

Lors de la décharge, le processus de formation de sulfate de plomb se produit dans les masses actives de l'anode et de la cathode, et la consommation d'acide sulfurique H₂DONC₄ et une diminution de la densité de l'électrolyte. Lors de la charge, des réactions inverses se produisent : de l'acide sulfurique se forme et la densité de l'électrolyte augmente. La fin du processus de charge est caractérisée par l'achèvement de la transformation des substances aux électrodes et l'arrêt des variations de l'électrolyte. Si la charge se poursuit, une réaction indésirable de décomposition de l'eau (électrolyse) se produit, libérant des bulles d'oxygène et d'hydrogène dans l'électrolyte et donnant l'impression d'une ébullition. Dans ce cas, il est nécessaire d'ajouter de l'eau distillée à la batterie pour rétablir la densité de l'électrolyte.

Conception

La conception interne de base des batteries à acide est restée inchangée depuis plus d'un siècle.

            La conception des batteries comprend :

1. Les électrodes sont sous forme de grilles plates en plomb, avec de la poudre de dioxyde de plomb (PbO) pressée dans les cellules.₂) sur l'anode, poudre de plomb métallique (Pb) sur la cathode.
2. Le séparateur est un diélectrique poreux qui sépare les électrodes l'une de l'autre, empêchant ainsi les courts-circuits.
3. L'électrolyte est de l'acide sulfurique dilué avec de l'eau (distillée) H₂DONC₄Des électrodes et un séparateur y sont placés. La conductivité électrique maximale est atteinte à une température de 20 °C.^ODans les conditions C, la concentration d'acide sulfurique est de 35 %, ce qui correspond à une densité d'électrolyte de 1,26 g/cm³. La résistance interne est minimale et les pertes au sein du dispositif sont considérablement réduites. Par temps froid, la densité de la solution peut atteindre 1,29 à 1,31 g/cm³. L'augmentation de la concentration de la solution acide empêche l'électrolyte de geler et de former de la glace à l'intérieur du boîtier, ce qui pourrait endommager les électrodes et provoquer la rupture de la batterie.

Caractéristiques principales, paramètres

1. Capacité (nominal) - la quantité d'énergie électrique que les batteries à acide peuvent fournir, la mesure a lieu au moment de la décharge, sous une charge avec un faible courant de consommation, unités de mesure - A*h.
2. Courant de démarrage : indique la capacité de la batterie à fournir des courants élevés à une température de -18 °C.^OPendant une demi-minute.
3. Capacité (réserve) - indique la période pendant laquelle les batteries au plomb fournissent un courant de 25 A jusqu'à une tension de 10,5 V.
4. La valeur de tension inférieure d'une batterie déchargée est de 1,75 à 1,8 V.
5. Plage de températures de fonctionnement — — 40^Ode - + 40^OAVEC.

Variétés

Selon leur mode de fonctionnement, les batteries au plomb peuvent être divisées en trois groupes :

1. Mode cyclique — fonctionnement par cycles de décharge complète et de charge complète, avec déconnexion périodique de la batterie de la source d’alimentation. Considéré comme le mode le plus exigeant, le nombre de cycles de décharge à 100 % est limité.
2. Le mode tampon est un mode largement utilisé qui préserve la batterie ; il ne permet pas une décharge complète et se caractérise par une connexion constante à une source d'alimentation.
3. Mixte - une combinaison des modes tampon et cyclique, mais la majeure partie du temps de fonctionnement est passée en mode tampon.

Les batteries au plomb les plus courantes disponibles sur le marché peuvent être divisées en types suivants :

Voir	Service	Description	Tension, V
Plomb-acide	Service	Les batteries de voiture se déclinent en plusieurs types : à faible teneur en antimoine, à l’antimoine, à l’acide-calcique et hybrides.	612
AGM VRLA	sans entretien	Les séparateurs sont en fibre de verre et fonctionnent en mode cyclique et tampon.	24612
VRLA	sans entretien	Le boîtier étanche, parfois en calcium, n'émet pas de gaz et est utilisé en mode tampon.	24612
GEL VLRA	sans entretien	L'électrolyte est du gel de silice, ce qui prolonge la durée de vie de la batterie, et celle-ci fonctionne en mode tampon.	24612243648
OPzV	sans entretien	Les électrodes sont de conception tubulaire, résistantes à la décharge complète et ont une durée de vie d'environ 22 ans.	2

Application

1. Les batteries automobiles à acide sont utilisées comme batteries de démarrage.
2. Matériel informatique - alimentations sans interruption (UPS) vous permettent de sauvegarder des informations en cas de panne de courant.
3. Production industrielle : les batteries au plomb sont utilisées comme sources d’alimentation de secours.

Recommandations générales concernant la facturation

1. La charge doit être effectuée à une température de 20^OAVEC.
2. Le courant de charge ne doit pas dépasser 10 % de la capacité nominale de la batterie.
3. Pour une utilisation dans les véhicules batteries à acide À basse température, il est préférable de l'utiliser avec un système de chauffage électrique interne, car capacitéL'efficacité de l'appareil diminue de 1 % lorsque la température baisse de 1^OAVEC.
4. Il n'est pas recommandé de stocker batteries à acide à des températures supérieures à 30^OLes batteries, qu'elles soient chargées ou déchargées, doivent d'abord être complètement chargées.
5. Il est préférable de stocker la batterie dans un endroit frais pendant l'hiver, car le processus d'autodécharge sera minimal, et il est nécessaire d'appliquer de la graisse sur la borne positive au préalable.
6. Avant utilisation, batteries à acide doit être introduit dans une pièce dont la température est de 20^OIl faut compter 8 à 10 heures pour la mettre en état de fonctionnement.