Inventé par le médecin français Gaston Plantéen 1859, le plomb-acide fut 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 plombique est fiable et peu coûteux sur la base du coût par watt. Il existe peu d'autres batteries qui fournissent une puissance aussi bon marché que le plomb-acide, ce qui rend la batterie rentable pour les automobiles, les voitures de golf, les chariots élévateurs, les marines et les alimentations sans interruption (UPS).
La structure en grille de la batterie au plomb est constituée d’un alliage de plomb. Le plomb pur est trop mou et ne se supporte 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 en profondeur, mais cela augmente la consommation d'eau et accroît 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'ils sont soumis à un cycle profond. Une décharge complète provoque des tensions et chaque cycle de décharge/charge prive définitivement la batterie d'une petite quantité de capacité. Cette perte est faible lorsque la batterie est en bon état de fonctionnement, mais l'évanouissement augmente lorsque 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, l'acide plomb 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 de 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 l'aspiration de courants de décharge élevés.
Charger une batterie au plomb est simple, mais les limites de tension correctes doivent être respectées. Le choix d'une limite de tension basse protège 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 entraîne une corrosion de la grille sur la plaque positive. Bien que la sulfatation puisse être inversée si elle est entretenue à temps, la corrosion est permanente.
Le plomb-acide 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 complètement chargée. Une faible charge 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.
L'acide plomb 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 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 plomb inondé est d'environ 150 dollars par kWh, l'un des plus bas pour les batteries.
Heure de publication : 13 novembre 2021