Construcción de la batería de plomo ácido
Hay principalmente dos partes en una batería de plomo-ácido. El contenedor y las placas.
Contenedor de la batería de plomo-ácido
Como este contenedor de batería contiene principalmente ácido sulfúrico, los materiales utilizados para fabricar un contenedor de batería de plomo-ácido deben ser resistentes al ácido sulfúrico. El material del contenedor también debe estar libre de impurezas que sean perjudiciales para el ácido sulfúrico. Especialmente, el hierro y el manganeso son inaceptables.
El vidrio, madera recubierta de plomo, ebonita, caucho duro compuesto bituminoso, materiales cerámicos y plásticos moldeados tienen las propiedades mencionadas, por lo tanto, el contenedor de batería de plomo-ácido se fabrica con cualquiera de esos materiales. El contenedor está sellado herméticamente con una tapa superior.
La tapa superior tiene tres orificios, uno en cada extremo para los postes y uno en el medio para el tapón de ventilación, a través del cual se vierte el electrolito y escapan los gases.
En el fondo interno del contenedor de la batería de plomo-ácido, hay dos nervaduras para sujetar las placas positivas de plomo-ácido y otras dos nervaduras para sujetar las placas negativas. Las nervaduras o prismas sirven como soportes para las placas y, al mismo tiempo, las protegen de cortocircuitos que de otro modo ocurrirían como resultado de la caída del material activo de las placas en el fondo del contenedor. El contenedor es la parte más básica de la construcción de la batería de plomo-ácido.
Placas de la batería de plomo-ácido
En general, existen dos métodos para producir los materiales activos de la celda y fijarlos a las placas de plomo. Estos se conocen por los nombres de sus inventores.
Placas Plante o placas formadas de batería de plomo-ácido.
Placas Faure o placas pasteadas de batería de plomo-ácido.
Placa Plante
Proceso Plante
En este proceso, se toman dos láminas de plomo y se sumergen en H2SO4 diluido. Cuando se pasa una corriente a esta celda de plomo-ácido desde un suministro externo, debido a la electrólisis, se generan hidrógeno y oxígeno. En el ánodo, el oxígeno ataca el plomo convirtiéndolo en PbO2, mientras que el cátodo no se ve afectado porque el hidrógeno no puede formar ningún compuesto con el Pb.
Si la celda se descarga, entonces la placa recubierta de peróxido se convierte en cátodo, por lo que el hidrógeno se forma en ella y se combina con el oxígeno de PbO2 para formar agua, así:
Al mismo tiempo, el oxígeno va al ánodo, que es plomo, y reacciona para formar PbO2. Por lo tanto, el ánodo se cubre con una fina película de PbO2.
Por la reversión continua de la corriente o mediante la carga y descarga, la fina película de PbO2 se hará cada vez más gruesa y la polaridad de la celda tardará cada vez más en revertirse. Dos placas de plomo, después de someterse a cientos de inversiones, adquirirán una piel de peróxido de plomo lo suficientemente gruesa para procesar una capacidad suficientemente alta. Este proceso de fabricación de placas positivas se conoce como formación. Las placas negativas de la batería de plomo-ácido se fabrican por el mismo proceso.
Estructura de la placa Plante
Se observa que, dado que el material activo en una placa Plante consiste en una capa fina de PbO2 formada en y a partir de la superficie de la placa de plomo, debe ser deseable tener un área superficial grande para obtener un volumen apreciable de ella. El área superficial de la placa de la batería de plomo-ácido se puede aumentar mediante ranurado o laminación. La figura muestra una placa positiva Plante que consta de una rejilla de plomo puro con superficies finamente laminadas. La construcción de estas placas consta de un gran número de laminaciones verticales delgadas que se refuerzan a intervalos con nervaduras horizontales. Esto resulta en un aumento significativo del área superficial. La característica principal de la construcción de la batería de plomo-ácido es alojar un gran volumen de materiales activos, es decir, PbO2 en la placa activa.
Las placas positivas se suelen producir mediante el Proceso Plante y las placas se conocen como Placas Plante. Las placas negativas de la batería de plomo-ácido también pueden fabricarse por este proceso, pero para la placa negativa, este proceso es impracticable.
Placa Faure
En el proceso Faure, el material activo se aplica mecánicamente en lugar de desarrollarse electroquímicamente a partir de la placa de plomo misma, como en el proceso Plante. El material activo, que está en forma de plomo rojo (Pb3O4) o litargirio (PbO) o una mezcla de ambos en diversas proporciones, se presiona en los intersticios de una rejilla de plomo delgada que también sirve como conductor de corriente. Después de pegar las rejillas con el material activo, las placas se secan, endurecen y se ensamblan en una solución débil de ácido sulfúrico de gravedad específica 1.1 a 1.2 y se forman pasando una corriente entre ellas. Para formar la placa negativa, estas placas se conectan como cátodos. El oxígeno evolucionado en el ánodo convierte el óxido de plomo (Pb3O4) en peróxido de plomo (PbO2) y el hidrógeno evolucionado en el cátodo reduce el monóxido de plomo (PbO) en plomo esponja (Pb).
La formación de las placas positivas implica la conversión de óxido de plomo en peróxido de plomo. Un óxido de plomo alto, como Pb3O
