Construção de Bateria de Chumbo-Ácido
Existem principalmente duas partes em uma bateria de chumbo-ácido. O recipiente e as placas.
Recipiente da Bateria de Chumbo-Ácido
Como este recipiente de bateria contém principalmente ácido sulfúrico, os materiais usados para fabricar o recipiente de bateria de chumbo-ácido devem ser resistentes ao ácido sulfúrico. O material do recipiente também deve estar livre de impurezas prejudiciais ao ácido sulfúrico. Especialmente, ferro e manganês são inaceitáveis.
O vidro, madeira revestida de chumbo, ébano, borracha dura ou composto betuminoso, materiais cerâmicos e plásticos moldados possuem as propriedades mencionadas acima, portanto, o recipiente da bateria de chumbo-ácido é feito de um desses materiais. O recipiente é selado com uma tampa superior.
A tampa superior tem três furos, um em cada extremidade para as hastes e um no meio para a tampa de ventilação, através da qual o eletrólito é vertido e os gases escapam.
No fundo interno do recipiente da bateria de chumbo-ácido, existem duas nervuras para segurar as placas positivas de bateria de chumbo-ácido e mais duas nervuras para segurar as placas negativas. As nervuras ou prismas servem como suportes para as placas e, ao mesmo tempo, protegem-nas de curtos-circuitos que ocorreriam devido à queda do material ativo das placas no fundo do recipiente. O recipiente é a parte mais básica da construção da bateria de chumbo-ácido.
Placas de Bateria de Chumbo-Ácido
Existem, em geral, dois métodos de produzir os materiais ativos da célula e fixá-los nas placas de chumbo. Estes são conhecidos pelos nomes de seus inventores.
Placas Plante ou placas de bateria de chumbo-ácido formadas.
Placas Faure ou placas de bateria de chumbo-ácido pastosas.
Placa Plante
Processo Plante
Neste processo, duas folhas de chumbo são tomadas e imersas em H2SO4 diluído. Quando uma corrente é passada nesta célula de chumbo-ácido a partir de uma fonte externa, então, devido à eletrólise, hidrogênio e oxigênio são liberados. No ânodo, o oxigênio ataca o chumbo, convertendo-o em PbO2, enquanto o cátodo permanece inalterado porque o hidrogênio não pode formar compostos com Pb.
Se a célula for descarregada, a placa revestida de peróxido se torna o cátodo, então o hidrogênio forma-se nela e combina com o oxigênio de PbO2 para formar água, assim,
Ao mesmo tempo, o oxigênio vai para o ânodo, que é de chumbo, e reage para formar PbO2. Portanto, o ânodo fica coberto com uma fina camada de PbO2.
Pela reversão contínua da corrente ou pela carga e descarga, a fina camada de PbO2 ficará cada vez mais espessa e a polaridade da célula levará cada vez mais tempo para se inverter. Duas placas de chumbo, após serem submetidas a centenas de inversões, adquirirão uma camada de peróxido de chumbo suficientemente espessa para processar capacidade suficientemente alta. Este processo de fabricação de placas positivas é conhecido como formação. As placas negativas de bateria de chumbo-ácido são feitas pelo mesmo processo.
Estrutura da Placa Plante
Vê-se que, como o material ativo em uma placa Plante consiste em uma camada fina de PbO2 formada na superfície da placa de chumbo, é desejável ter uma área superficial grande para obter um volume apreciável. A área superficial da placa de bateria de chumbo-ácido pode ser aumentada por sulcos ou laminados. A figura mostra uma placa positiva Plante que consiste em uma grade de churo puro com superfícies finamente laminadas. A construção dessas placas consiste em um grande número de lâminas verticais finas, que são reforçadas em intervalos por nervuras horizontais. Isso resulta em um aumento significativo da área superficial. A principal característica da construção da bateria de chumbo-ácido é acomodar um grande volume de materiais ativos, ou seja, PbO2 na placa ativa.
As placas positivas geralmente são produzidas pelo Processo Plante e as placas são conhecidas como Placas Plante. As placas negativas de bateria de chumbo-ácido também podem ser fabricadas por este processo, mas para a placa negativa, este processo é impraticável.
Placa Faure
No processo Faure, o material ativo é aplicado mecanicamente, em vez de ser desenvolvido eletroliticamente a partir da própria placa de chumbo, como no processo Plante. O material ativo, que está na forma de vermelhão (Pb3O4) ou litharge (PbO) ou uma mistura dos dois em várias proporções, é pressionado nos interstícios de uma grade de chumbo fina, que também serve como condutor de corrente. Após colar as grades com o material ativo, as placas são secas, endurecidas e montadas em uma solução fraca de ácido sulfúrico de densidade específica 1,1 a 1,2 e são formadas passando uma corrente entre elas. Para formar a placa negativa, essas placas são conectadas como cátodos. O oxigênio liberado no ânodo converte o óxido de chumbo (Pb3O4) em peróxido de chumbo (PbO2) e o hidrogênio liberado no cátodo reduz o óxido de chumbo (PbO) em chumbo esponja (Pb).
A formação de placas positivas envolve a conversão de óxido de chumbo em peróxido de chumbo. Um alto óxido de chumbo, como Pb3O4, é usado por considerações econômicas tanto em corrente quanto em tempo, embora, na prática, uma mistura de Pb
