Costruzione della batteria a piombo-acido
In un accumulatore a piombo ci sono principalmente due parti: il contenitore e le placche.
Contenitore dell'Accumulatore a Piombo
Poiché questo contenitore della batteria contiene principalmente acido solforico, i materiali utilizzati per realizzare un contenitore di accumulatore a piombo devono essere resistenti all'acido solforico. Il materiale del contenitore deve anche essere libero da impurità nocive per l'acido solforico. In particolare, il ferro e il manganese sono inaccettabili.
I materiali come vetro, legno rivestito di piombo, ebanite, gomma dura o composto bituminoso, materiali ceramici e plastica modellata possiedono queste caratteristiche, pertanto il contenitore di accumulatore a piombo è realizzato con uno di questi materiali. Il contenitore è sigillato ermeticamente con un coperchio superiore.
Il coperchio superiore ha tre fori, uno su ciascun lato per i terminali e uno al centro per il tappo di ventilazione, attraverso cui viene versato l'elettrolita e sfuggono i gas.
All'interno del fondo del contenitore dell'accumulatore a piombo, ci sono due costolature per tenere le placche positive dell'accumulatore a piombo e altre due costolature per tenere le placche negative. Le costolature o prismi servono come supporti per le placche e allo stesso tempo le proteggono dai cortocircuiti che altrimenti si verificherebbero a causa della caduta del materiale attivo dalle placche sul fondo del contenitore. Il contenitore è la parte più basilare della costruzione dell'accumulatore a piombo.
Placche dell'Accumulatore a Piombo
In generale, esistono due metodi per produrre i materiali attivi della cella e fissarli alle placche di piombo. Questi sono noti con i nomi dei loro inventori.
Placche Plante o placche formate di accumulatore a piombo.
Placche Faure o placche impanate di accumulatore a piombo.
Placca Plante
Processo Plante
In questo processo, si prendono due lastre di piombo e le si immergono in H2SO4 diluito. Quando una corrente viene fatta passare in questa cella di accumulatore a piombo da una fonte esterna, a causa dell'elettrolisi, vengono evoluti idrogeno e ossigeno. All'anodo, l'ossigeno attacca il piombo convertendolo in PbO2, mentre il catodo rimane inalterato perché l'idrogeno non può formare composti con il Pb.
Se ora la cella viene scaricata, la placca ricoperta di perossido diventa catodo, quindi l'idrogeno si forma su di essa e si combina con l'ossigeno del PbO2 per formare acqua, quindi,
Nel frattempo, l'ossigeno va all'anodo, che è piombo, e reagisce per formare PbO2. Pertanto, l'anodo viene ricoperto da un sottile strato di PbO2.
Con la continua inversione della corrente o con la carica e scarica, lo strato sottile di PbO2 diventerà sempre più spesso e l'inversione della polarità della cella richiederà un tempo sempre maggiore. Dopo centinaia di inversioni, due placche di piombo acquisiranno uno strato di perossido di piombo abbastanza spesso da avere una capacità sufficientemente alta. Questo processo di produzione delle placche positive è noto come "formazione". Le placche negative dell'accumulatore a piombo sono realizzate con lo stesso processo.
Struttura della Placca Plante
Si vede che poiché il materiale attivo su una placca Plante consiste in uno strato sottile di PbO2 formato sulla superficie della placca di piombo, è desiderabile avere una grande area superficiale per ottenere un volume apprezzabile. L'area superficiale della placca dell'accumulatore a piombo può essere aumentata mediante scanalatura o laminazione. La figura mostra una placca positiva Plante che consiste in una griglia di piuro con superfici finemente laminate. La costruzione di queste placche consiste in un gran numero di lamelle verticali sottili che sono rinforzate a intervalli da costolature orizzontali. Ciò comporta un aumento significativo dell'area superficiale. La caratteristica principale della costruzione dell'accumulatore a piombo è quella di ospitare un grande volume di materiali attivi, ovvero PbO2 nella placca attiva.
Le placche positive sono solitamente prodotte con il Processo Plante e le placche sono note come Placche Plante. Le placche negative dell'accumulatore a piombo possono essere prodotte con lo stesso processo, ma per le placche negative questo processo è impraticabile.
Placca Faure
Nel processo Faure, il materiale attivo viene applicato meccanicamente invece di essere sviluppato elettroliticamente dalla stessa placca di piombo come nel processo Plante. Il materiale attivo, che è sotto forma di rosso di piombo (Pb3O4) o litargirio (PbO) o una miscela dei due in varie proporzioni, viene pressato negli interstizi di una griglia di piombo sottile che serve anche come conduttore di corrente. Dopo aver incollato le griglie con il materiale attivo, le placche vengono essiccate, indurate e assemblate in una soluzione debole di acido solforico con densità specifica 1.1 a 1.2 e vengono formate facendo passare una corrente tra di esse. Per formare la placca negativa, queste placche vengono connesse come catodi. L'ossigeno evoluto all'anodo converte l'ossido di piombo (Pb3O4) in perossido di piombo (PbO2) e l'idrogeno evoluto al catodo riduce l'ossido di piombo monobasico (PbO) in piombo spugnoso (Pb).
La formazione delle placche positive prevede la conversione dell'ossido di piombo in perossido di piombo. Un alto ossido di piombo, come Pb3O
