Konstruksi Baterai Asam Timbal
Ada dua bagian utama dalam baterai asam timbal. Yaitu wadah dan pelat.
Wadah Baterai Asam Timbal
Karena wadah ini sebagian besar berisi asam sulfat, bahan yang digunakan untuk membuat wadah baterai asam timbal harus tahan terhadap asam sulfat. Bahan wadah juga harus bebas dari impurities yang merusak asam sulfat. Terutama besi dan mangan tidak dapat ditolerir.
Kaca, kayu dilapisi timah, ebonit, karet keras atau campuran bituminous, bahan keramik, dan plastik cetak memiliki sifat-sifat tersebut, sehingga wadah baterai asam timbal dibuat dari salah satu bahan tersebut. Wadah tersebut tertutup rapat dengan tutup atas.
Tutup atas memiliki tiga lubang, satu di setiap ujung untuk pos dan satu di tengah untuk stopper ventilasi dan tempat menuangkan elektrolit serta gas keluar.
Di bagian dasar dalam wadah baterai asam timbal, ada dua tulang rusuk untuk menahan pelat positif pelat baterai asam timbal dan dua tulang rusuk lainnya untuk menahan pelat negatif. Tulang rusuk atau prisma ini berfungsi sebagai penyangga pelat dan pada saat yang sama melindungi mereka dari short-circuit yang akan terjadi akibat jatuhnya material aktif dari pelat ke dasar wadah. Wadah adalah bagian paling dasar dari konstruksi baterai asam timbal.
Pelat Baterai Asam Timbal
Secara umum, ada dua metode untuk menghasilkan material aktif sel dan melekatkannya ke pelat timah. Metode-metode ini dikenal setelah nama penemunya.
Pelat Plante atau pelat baterai asam timbal yang dibentuk.
Pelat Faure atau pelat baterai asam timbal yang dipaste.
Pelat Plante
Proses Plante
Dalam proses ini, dua lembar timah diambil dan direndam dalam H2SO4 encer. Ketika arus dialirkan ke sel asam timbal ini dari sumber eksternal, maka karena elektrolisis, hidrogen dan oksigen terbentuk. Di anoda, oksigen menyerang timah dan mengubahnya menjadi PbO2 sedangkan katoda tidak terpengaruh karena hidrogen tidak bisa membentuk senyawa dengan Pb.
Jika sel sekarang didiskargakan, maka pelat yang dilapisi peroksida menjadi katoda, sehingga hidrogen terbentuk di atasnya dan bergabung dengan oksigen dari PbO2 untuk membentuk air, yaitu:
Pada saat yang sama, oksigen pergi ke anoda yang merupakan timah dan bereaksi untuk membentuk PbO2. Oleh karena itu, anoda menjadi tertutup dengan lapisan tipis PbO2.
Dengan terus membalik arus atau dengan pengisian dan pengosongan, lapisan tipis PbO2 akan menjadi semakin tebal dan polaritas sel akan membutuhkan waktu lebih lama untuk dibalik. Dua pelat timah setelah mengalami ratusan pembalikan akan mendapatkan kulit peroksida timah yang cukup tebal untuk memiliki kapasitas yang cukup tinggi. Proses pembuatan pelat positif ini disebut formasi. Pelat negatif baterai asam timbal dibuat dengan proses yang sama.
Struktur Pelat Plante
Dapat dilihat bahwa karena material aktif pada pelat Plante terdiri dari lapisan tipis PbO2 yang terbentuk di permukaan pelat timah, sangat diinginkan untuk memiliki area permukaan yang besar agar mendapatkan volume yang signifikan. Area permukaan pelat baterai asam timbal dapat ditingkatkan dengan menggores atau melaminasi. Gambar menunjukkan pelat positif Plante yang terdiri dari grid timah murni dengan permukaan laminasi halus. Konstruksi pelat ini terdiri dari sejumlah besar laminasi vertikal yang diperkuat secara berkala oleh tulang rusuk pengikat horizontal. Hal ini menghasilkan peningkatan area permukaan yang signifikan. Fitur utama dari konstruksi baterai asam timbal adalah untuk menampung volume material aktif yang besar, yaitu PbO2 di pelat aktif.
Pelat positif biasanya diproduksi dengan Proses Plante dan pelat-pelat tersebut dikenal sebagai Pelat Plante. Pelat negatif baterai asam timbal juga dapat diproduksi dengan proses ini, tetapi untuk pelat negatif, proses ini tidak praktis.
Pelat Faure
Dalam proses Faure, material aktif diterapkan secara mekanis daripada dikembangkan secara elektrolitik dari pelat timah itu sendiri seperti dalam proses Plante. Material aktif yang berupa timah merah (Pb3O4) atau litharge (PbO) atau campuran keduanya dalam proporsi yang berbeda, ditekan ke dalam interstisial grid timah tipis yang juga berfungsi sebagai konduktor arus. Setelah grid dipaste dengan material aktif, pelat-pelat dikeringkan, dikeraskan, dan dirakit dalam larutan asam sulfat lemah dengan spesifik gravitasi 1.1 hingga 1.2 dan dibentuk dengan mengalirkan arus antara mereka. Untuk membentuk pelat negatif, pelat-pelat ini dihubungkan sebagai katoda. Oksigen yang terbentuk di anoda mengubah oksida timah (Pb3O4) menjadi peroksida timah (PbO2) dan hidrogen yang terbentuk di katoda mengurangi monoksida timah (PbO) menjadi timah spons (Pb).
Formasi pelat positif melibatkan konversi oksida timah menjadi peroksida timah. Oksida timah yang tinggi, seperti Pb3O4 digunakan dari pertimbangan ekonomis baik dalam arus maupun waktu, meskipun dalam praktiknya campuran Pb3O4 digunakan. Proses Faure sangat cocok untuk manufaktur pelat negatif Faure daripada pelat positif baterai asam timbal.
