Inventé par le médecin français Gaston Plantéen 1859, le plomb-acide a été la première batterie rechargeable à usage commercial.Malgré son âge avancé, la chimie du plomb continue d'être largement utilisée aujourd'hui.Il y a de bonnes raisons à sa popularité ;l'acide de plomb est fiable et peu coûteux sur une base de coût par watt.Il existe peu d'autres batteries qui fournissent une puissance en vrac aussi bon marché que le plomb-acide, ce qui rend la batterie rentable pour les automobiles, les voitures de golf, les chariots élévateurs, les alimentations marines et sans coupure (UPS).
La structure de grille de la batterie plomb-acide est constituée d'un alliage de plomb.Le plomb pur est trop mou et ne se supporterait pas, c'est pourquoi de petites quantités d'autres métaux sont ajoutées pour obtenir la résistance mécanique et améliorer les propriétés électriques.Les additifs les plus courants sont l'antimoine, le calcium, l'étain et le sélénium.Ces batteries sont souvent appelées « plomb-antimoine » et « plomb-calcium ».
L'ajout d'antimoine et d'étain améliore le cycle profond, mais cela augmente la consommation d'eau et augmente le besoin deégaliser.Le calcium réduit l'autodécharge, mais la plaque plomb-calcium positive a pour effet secondaire de croître en raison de l'oxydation de la grille lorsqu'elle est surchargée.Les batteries au plomb modernes utilisent également des agents dopants tels que le sélénium, le cadmium, l'étain et l'arsenic pour réduire la teneur en antimoine et en calcium.
Le plomb-acide est lourd et moins durable que les systèmes à base de nickel et de lithium lorsqu'il est soumis à un cycle profond.Une décharge complète provoque des contraintes et chaque cycle de décharge/charge prive en permanence la batterie d'une petite quantité de capacité.Cette perte est faible tant que la batterie est en bon état de fonctionnement, mais l'évanouissement augmente une fois que les performances chutent à la moitié de la capacité nominale.Cette caractéristique d'usure s'applique à toutes les batteries à des degrés divers.
Selon la profondeur de décharge, le plomb-acide pour les applications à cycle profond fournit 200 à 300 cycles de décharge/charge.Les principales raisons de sa durée de vie relativement courte sont la corrosion de la grille sur l'électrode positive, l'épuisement du matériau actif et l'expansion des plaques positives.Ce phénomène de vieillissement est accéléré à des températures de fonctionnement élevées et lors de la consommation de courants de décharge élevés.
La charge d'une batterie au plomb est simple, mais les limites de tension correctes doivent être respectées.Le choix d'une limite basse tension abrite la batterie, mais cela produit de mauvaises performances et provoque une accumulation de sulfatation sur la plaque négative.Une limite de tension élevée améliore les performances mais forme une corrosion de grille sur la plaque positive.Alors que la sulfatation peut être inversée si elle est entretenue à temps, la corrosion est permanente.
L'acide au plomb ne se prête pas à une charge rapide et avec la plupart des types, une charge complète prend 14 à 16 heures.La batterie doit toujours être stockée à pleine charge.Une charge faible provoque une sulfatation, une condition qui prive la batterie de ses performances.L'ajout de carbone sur l'électrode négative réduit ce problème mais cela diminue l'énergie spécifique.
Le plomb-acide a une durée de vie modérée, mais il n'est pas soumis à la mémoire comme le sont les systèmes à base de nickel, et la rétention de charge est la meilleure parmi les batteries rechargeables.Alors que le NiCd perd environ 40 % de son énergie stockée en trois mois, le plomb-acide s'autodécharge de la même quantité en un an.La batterie au plomb fonctionne bien à des températures froides et est supérieure au lithium-ion lorsqu'elle fonctionne dans des conditions inférieures à zéro.Selon RWTH, Aix-la-Chapelle, Allemagne (2018), le coût de l'acide de plomb inondé est d'environ 150 $ par kWh, l'un des plus bas des batteries.
Heure de publication : 13 novembre 2021