Xây dựng ắc quy chì axit
Có hai phần chính trong ắc quy axit-chì. Đó là vỏ chứa và các tấm.
Vỏ chứa ac quy axit-chì
Vì vỏ chứa này chủ yếu chứa axit sunfuric, nên vật liệu được sử dụng để làm vỏ chứa ac quy axit-chì phải chịu được axit sunfuric. Vật liệu vỏ chứa cũng cần phải không có những tạp chất gây hại cho axit sunfuric. Đặc biệt, sắt và mangan là không thể chấp nhận được.
Thủy tinh, gỗ lót chì, ebonite, cao su cứng hoặc hợp chất bituminous, vật liệu gốm và nhựa đúc có các tính chất trên, do đó vỏ chứa của ắc quy axit-chì được làm từ một trong những vật liệu đó. Vỏ chứa được niêm phong chặt chẽ với nắp trên.
Nắp trên có ba lỗ, mỗi đầu một lỗ cho các cọc và một lỗ ở giữa cho nút thông hơi, qua đó điện phân được đổ vào và khí thoát ra.
Ở đáy bên trong của vỏ chứa ac quy axit-chì, có hai gờ để giữ các tấm dương tấm ac quy axit-chì và hai gờ khác để giữ các tấm âm. Các gờ hoặc prisms đóng vai trò như giá đỡ cho các tấm và cùng lúc bảo vệ chúng khỏi ngắn mạch, vốn sẽ xảy ra nếu vật liệu hoạt động rơi từ các tấm xuống đáy vỏ chứa. Vỏ chứa là phần cơ bản nhất của cấu trúc ac quy axit-chì.
Tấm ac quy axit-chì
Có hai phương pháp chính để tạo ra vật liệu hoạt động của tế bào và gắn chúng vào các tấm chì. Những phương pháp này được đặt tên theo tên của người phát minh ra chúng.
Tấm Plante hoặc tấm ac quy axit-chì đã được hình thành.
Tấm Faure hoặc tấm ac quy axit-chì đã được dán.
Tấm Plante
Quá trình Plante
Trong quá trình này, hai tấm chì được lấy và ngâm trong dung dịch H2SO4 loãng. Khi một dòng điện được truyền vào tế bào ac quy axit-chì từ nguồn cấp ngoài, thì do điện phân, hydro và oxy được sinh ra. Tại anode, oxy tấn công chì chuyển đổi nó thành PbO2 trong khi cathode không bị ảnh hưởng vì hydro không thể tạo hợp chất với Pb.
Nếu bây giờ tế bào được xả, thì tấm phủ peroxide trở thành cathode, do đó hydro hình thành trên nó và kết hợp với oxy của PbO2 để tạo thành nước, do đó,
Cùng lúc đó, oxy đi đến anode, nơi là chì và phản ứng để tạo thành PbO2. Do đó, anode được phủ một lớp mỏng của PbO2.
Bằng cách đảo ngược liên tục dòng điện hoặc bằng cách sạc và xả, lớp mỏng của PbO2 sẽ trở nên dày hơn và dày hơn, và cực tính của tế bào sẽ mất thời gian ngày càng lâu để đảo ngược. Hai tấm chì sau khi trải qua hàng trăm lần đảo chiều sẽ có một lớp da của peroxide chì đủ dày để có dung lượng đủ lớn. Quá trình tạo ra các tấm dương này được gọi là quá trình hình thành. Các tấm âm của ac quy axit-chì cũng được làm bằng cùng quá trình.
Cấu trúc của tấm Plante
Có thể thấy rằng vì vật liệu hoạt động trên một tấm Plante bao gồm một lớp mỏng của PbO2 được hình thành từ bề mặt của tấm chì, nên điều mong muốn là có một diện tích bề mặt lớn để có được thể tích đáng kể. Diện tích bề mặt của tấm ac quy axit-chì có thể được tăng lên bằng cách rãnh hoặc ghép lớp. Hình vẽ cho thấy một tấm dương Plante bao gồm lưới chì tinh khiết với bề mặt được ghép lớp mịn. Cấu trúc của các tấm này bao gồm một số lớn các lớp mỏng thẳng đứng được gia cố định kỳ bằng các gờ ngang. Điều này dẫn đến việc tăng diện tích bề mặt đáng kể. Đặc điểm chính của cấu trúc ac quy axit-chì là để chứa một thể tích lớn của vật liệu hoạt động, tức là PbO2 trong tấm hoạt động.
Các tấm dương thường được sản xuất bằng Quá trình Plante và các tấm này được gọi là Tấm Plante. Các tấm âm của ac quy axit-chì cũng có thể được sản xuất bằng quá trình này, nhưng đối với tấm âm, quá trình này không thực tế.
Tấm Faure
Trong quá trình Faure, vật liệu hoạt động được áp dụng cơ học thay vì được phát triển điện phân từ tấm chì như trong quá trình Plante. Vật liệu hoạt động dưới dạng chì đỏ (Pb3O4) hoặc litharge (PbO) hoặc hỗn hợp của cả hai với tỷ lệ khác nhau, được ép vào các khe hở của lưới chì mỏng, cũng phục vụ như dây dẫn dòng điện. Sau khi dán lưới với vật liệu hoạt động, các tấm được sấy khô, cứng và lắp ráp trong dung dịch axit sunfuric loãng có trọng lượng riêng 1.1 đến 1.2 và được hình thành bằng cách truyền một dòng điện giữa chúng. Đối với tấm âm, các tấm này được kết nối như cathodes. Oxy được giải phóng tại anode chuyển đổi oxit chì (Pb3O4) thành peroxide chì (PbO2) và hydro được giải phóng tại cathode giảm oxit chì đơn (PbO) thành chì bọt (Pb).
Quá trình hình thành các tấm dương bao gồm việc chuyển đổi oxit chì thành peroxide chì. Một oxit chì cao, như Pb3O4 được sử dụng từ góc độ kinh tế cả về dòng điện và thời gian, mặc dù trong thực tế, một hỗn hợp của Pb3O4 được sử dụng. Quá trình Faure rất phù hợp để sản xuất các tấm âm Faure hơn là các tấm dương của ac quy axit-chì.
