Batterie au plomb - appareil et principe de fonctionnement, variétés

La conception et le fonctionnement d'une batterie plomb-acide classique reposent sur les réactions électrochimiques réversibles du plomb et du dioxyde de plomb avec une solution aqueuse d'acide sulfurique: lorsque la batterie est déchargée à une charge, l'oxyde de plomb à la cathode et le plomb à l'anode, interagissant avec les anions sulfuriques, se transforment en sulfate de plomb ( le dioxyde de plomb est réduit à la cathode, le plomb est oxydé à l'anode).

Lorsque la batterie est en charge, le sulfate de plomb sur les plaques se désintègre en ions, l'oxyde de plomb se forme sur la cathode et le plomb métallique à nouveau sur l'anode. Dans ce cas, la concentration de la solution d'acide sulfurique augmente, car les ions d'acide sulfurique réunis avec l'hydrogène forment à nouveau de l'acide sulfurique. Ainsi, il est possible d'utiliser la même batterie encore et encore, en la rechargeant simplement de temps en temps.

Pendant la décharge de la batterie, la concentration d'acide sulfurique diminue - la densité de l'électrolyte diminue. Et lorsque, à la fin de la charge, la quantité de sulfate de plomb sur les électrodes est presque épuisée, le processus d'électrolyse de l'eau commence à prendre le relais. Ce phénomène peut être observé sous la forme d'une abondance de bulles d'oxygène et d'hydrogène, ce qui est un signe de surcharge d'une batterie au plomb, et de nombreux automobilistes le savent de première main.

Il vaut mieux ne pas autoriser un tel phénomène, car dans ce cas, d'une part, l'eau est irréversiblement consommée, et d'autre part, il existe un danger d'explosion. Donc tout normal chargeurs réduire le courant de charge en atteignant une certaine tension aux bornes de la batterie rechargeable. Quant aux pertes d'eau, elles sont traditionnellement reconstituées en ajoutant de l'eau distillée à la batterie.

En fait, à l'intérieur du boîtier d'une batterie plomb-acide de 12 volts, il y a une batterie de six cellules connectées en série les unes aux autres - les cellules. Une cellule (la tension maximale d'une de ces cellules est de 2,17 volts) se compose de deux électrodes et plaques de séparation - séparateurs, qui n'interagissent pas chimiquement avec l'électrolyte, mais empêchent le contact entre les électrodes.

Les électrodes sont des réseaux de plomb purs, avec de la poudre de dioxyde de plomb pressée dans le réseau d'anode et de la poudre de plomb pressée dans le réseau cathodique. Les poudres sont utilisées ici afin de maximiser la zone d'interaction des électrodes avec l'électrolyte, et ainsi obtenir la plus grande capacité électrique possible de la batterie, puisque les électrodes sont immergées dans l'électrolyte. Des batteries de 3, 6 ou 12 cellules fournissent respectivement 6, 12 et 24 volts aux bornes de la batterie.

Batterie de démarrage de voiture (avec électrolyte liquide)

Batteries de voitures classiques - batteries acides, à électrolyte liquide, pour une tension nominale de 12 volts. Le couvercle d'une telle batterie a 6 trous avec des bouchons pour un entretien facile - vous pouvez vérifier la densité de l'électrolyte à l'aide d'un hydromètre, si nécessaire, ajoutez de l'eau distillée. La gamme de capacités est de 35 à 230 A * h; elles fournissent des courants de démarrage de 330 à 1500 A.

La tâche d'une telle batterie est de faire démarrer le démarreur au moment du démarrage de la voiture, ainsi que d'alimenter le réseau de bord (phares, appareils, consommateurs à bord via l'allume-cigare, etc.) .

Batteries au gel (GEL) pour UPS, systèmes de sécurité, etc.

Dans les alimentations sans coupure des ménages (UPS, UPS) (voir - Comment les UPS sont-ils organisés et fonctionnent-ils?), dans les circuits d'alimentation des systèmes d'alarme et d'autres applications similaires, se trouvent des batteries au plomb scellées avec un électrolyte épaissi - batteries au gel.

L'électrolyte acide liquide est ici épaissi à une consistance pâteuse avec une solution alcaline aqueuse de silicates de sodium (Na2Si2O4). Les batteries de ce type ne nécessitent aucun entretien et sont remplies d'eau distillée. Les batteries au gel sont disponibles sur des capacités de 1 à 100 A * h.

Technologie AGM

Une meilleure version de la batterie gel est une batterie plomb-acide sans entretien avec des séparateurs poreux en fibre de verre (Absorbent Glass Mat), qui permet des conditions de charge et de fonctionnement plus sévères. Une caractéristique distinctive de la technologie AGM est l'utilisation de compartiments de remplissage poreux imprégnés de fibres de verre et poreux.

Les micropores d'un tel matériau ne sont pas complètement remplis d'électrolyte, et le volume exempt d'électrolyte est utilisé ici pour la recombinaison de gaz. La batterie, fabriquée par la technologie AGM, présente plusieurs avantages: résistance aux vibrations, performances normales dans n'importe quelle position (l'essentiel est de ne pas avoir la tête en bas, car il y a des valves de secours sur le dessus).