Construction de la batterie au plomb-acide
Il y a principalement deux parties dans une batterie à plomb-acide. Le conteneur et les plaques.
Conteneur de la batterie à plomb-acide
Comme ce conteneur de batterie contient principalement de l'acide sulfurique, les matériaux utilisés pour fabriquer un conteneur de batterie à plomb-acide doivent résister à l'acide sulfurique. Le matériau du conteneur doit également être exempt d'impuretés nuisibles à l'acide sulfurique. En particulier, le fer et le manganèse sont intolérables.
Le verre, le bois doublé de plomb, l'ébonite, le caoutchouc dur ou le composé bitumineux, les matériaux céramiques et les plastiques moulés possèdent ces propriétés, c'est pourquoi le conteneur de la batterie à plomb-acide est fabriqué avec l'un de ces matériaux. Le conteneur est hermétiquement scellé avec un couvercle supérieur.
Le couvercle supérieur a trois trous, un à chaque extrémité pour les bornes et un au milieu pour le bouchon de ventilation, par lequel l'électrolyte est versé et les gaz s'échappent.
À l'intérieur du fond du conteneur de la batterie à plomb-acide, il y a deux nervures pour maintenir les plaques positives de la batterie à plomb-acide et deux autres nervures pour maintenir les plaques négatives. Les nervures ou prismes servent de supports aux plaques et en même temps les protègent des courts-circuits qui se produiraient autrement en raison de la chute du matériau actif des plaques sur le fond du conteneur. Le conteneur est la partie la plus basique de la construction de la batterie à plomb-acide.
Plaques de la batterie à plomb-acide
Il existe en général deux méthodes pour produire les matériaux actifs de la cellule et les fixer sur les plaques de plomb. Ces méthodes portent le nom de leurs inventeurs.
Plaques Plante ou plaques formées de batterie à plomb-acide.
Plaques Faure ou plaques enduites de batterie à plomb-acide.
Plaque Plante
Procédé Plante
Dans ce procédé, deux feuilles de plomb sont prises et immergées dans de l'acide sulfurique dilué H2SO4. Lorsqu'un courant est introduit dans cette cellule à plomb-acide à partir d'une source externe, alors, en raison de l'électrolyse, de l'hydrogène et de l'oxygène sont produits. À l'anode, l'oxygène attaque le plomb, le convertissant en PbO2, tandis que la cathode reste inchangée car l'hydrogène ne peut former aucun composé avec le Pb.
Si la cellule est maintenant déchargée, la plaque recouverte de peroxyde devient cathode, donc de l'hydrogène se forme dessus et se combine avec l'oxygène de PbO2 pour former de l'eau, ainsi,
En même temps, l'oxygène va à l'anode, qui est du plomb, et réagit pour former du PbO2. Ainsi, l'anode est recouverte d'un film mince de PbO2.
Par un renversement continu du courant, ou en chargeant et déchargeant, le film mince de PbO2 deviendra de plus en plus épais et le renversement de la polarité de la cellule prendra de plus en plus de temps. Deux plaques de plomb, après avoir été soumises à des centaines de renversements, acquerront une peau de peroxyde de plomb suffisamment épaisse pour offrir une capacité suffisamment élevée. Ce processus de fabrication des plaques positives est connu sous le nom de formation. Les plaques négatives de la batterie à plomb-acide sont fabriquées par le même processus.
Structure de la plaque Plante
On constate que, puisque le matériau actif sur une plaque Plante consiste en une couche mince de PbO2 formée sur et à partir de la surface de la plaque de plomb, il est souhaitable d'avoir une grande superficie afin d'obtenir un volume appréciable. La superficie de la plaque de batterie à plomb-acide peut être augmentée par rainurage ou laminage. La figure montre une plaque positive Plante qui consiste en une grille de plomb pur avec des surfaces finement lamellées. La construction de ces plaques comprend un grand nombre de lames verticales fines qui sont renforcées à intervalles réguliers par des nervures horizontales. Cela entraîne une augmentation considérable de la superficie. La caractéristique principale de la construction de la batterie à plomb-acide est d'accueillir un grand volume de matériaux actifs, c'est-à-dire du PbO2 dans la plaque active.
Les plaques positives sont généralement produites par le procédé Plante et les plaques sont appelées plaques Plante. Les plaques négatives de la batterie à plomb-acide peuvent également être fabriquées par ce procédé, mais pour la plaque négative, ce procédé est impraticable.
Plaque Faure
Dans le procédé Faure, le matériau actif est appliqué mécaniquement au lieu d'être développé électrolytiquement à partir de la plaque de plomb elle-même comme dans le procédé Plante. Le matériau actif, qui est sous forme de rouge de plomb (Pb3O4) ou de litharge (PbO) ou d'un mélange des deux en différentes proportions, est pressé dans les interstices d'une grille de plomb fine qui sert également de conducteur de courant. Après avoir enduit les grilles avec le matériau actif, les plaques sont séchées, durcies et assemblées dans une solution faible d'acide sulfurique de densité spécifique 1,1 à 1,2 et sont formées en passant un courant entre elles. Pour former la plaque négative, ces plaques sont connectées en tant que cathodes. L'oxygène produit à l'anode convertit l'oxyde de plomb (Pb3O4) en peroxyde de plomb (PbO2) et l'hydrogène produit à la cathode réduit l'oxyde de plomb monohydraté (PbO) en plomb éponge (Pb).
La formation des plaques positives implique la conversion de l'oxyde de plomb en peroxyde de plomb. Un oxyde de plomb élevé, tel que Pb3O
