Inventato dal medico francese Gaston Planténel 1859, l'acido al piombo fu la prima batteria ricaricabile per uso commerciale. Nonostante la sua età avanzata, la chimica del piombo continua ad essere ampiamente utilizzata oggi. Ci sono buone ragioni per la sua popolarità; il piombo acido è affidabile ed economico in termini di costo per watt. Ci sono poche altre batterie che forniscono energia in massa a un prezzo così basso come l'acido al piombo, e questo rende la batteria conveniente per automobili, golf car, carrelli elevatori, gruppi di continuità (UPS) e marini.
La struttura a griglia della batteria al piombo è realizzata in una lega di piombo. Il piombo puro è troppo morbido e non si supporterebbe da solo, quindi vengono aggiunte piccole quantità di altri metalli per ottenere resistenza meccanica e migliorare le proprietà elettriche. Gli additivi più comuni sono antimonio, calcio, stagno e selenio. Queste batterie sono spesso conosciute come “piombo-antimonio” e “piombo-calcio”.
L'aggiunta di antimonio e stagno migliora il ciclo profondo, ma ciò aumenta il consumo di acqua e ne aumenta la necessitàpareggiare. Il calcio riduce l'autoscarica, ma la piastra positiva di piombo-calcio ha l'effetto collaterale di crescere a causa dell'ossidazione della griglia quando viene sovraccaricata. Le moderne batterie al piombo fanno uso anche di agenti dopanti come selenio, cadmio, stagno e arsenico per abbassare il contenuto di antimonio e calcio.
Il piombo acido è pesante ed è meno durevole dei sistemi a base di nichel e litio quando sottoposto a cicli profondi. Una scarica completa provoca uno sforzo e ogni ciclo di scarica/carica priva permanentemente la batteria di una piccola quantità di capacità. Questa perdita è piccola quando la batteria è in buone condizioni di funzionamento, ma lo sbiadimento aumenta quando le prestazioni scendono a metà della capacità nominale. Questa caratteristica di usura si applica a tutte le batterie in vari gradi.
A seconda della profondità di scarica, il piombo acido per applicazioni a ciclo profondo fornisce da 200 a 300 cicli di scarica/carica. Le ragioni principali del suo ciclo di vita relativamente breve sono la corrosione della griglia sull'elettrodo positivo, l'esaurimento del materiale attivo e l'espansione delle piastre positive. Questo fenomeno di invecchiamento viene accelerato a temperature operative elevate e quando si richiedono elevate correnti di scarica.
Caricare una batteria al piombo è semplice, ma è necessario rispettare i limiti di tensione corretti. La scelta di un limite di tensione basso protegge la batteria, ma ciò produce prestazioni scadenti e provoca un accumulo di solfatazione sulla piastra negativa. Un limite di alta tensione migliora le prestazioni ma forma corrosione della griglia sulla piastra positiva. Sebbene la solfatazione possa essere invertita con una manutenzione tempestiva, la corrosione è permanente.
Il piombo acido non si presta a una ricarica rapida e, con la maggior parte dei tipi, una ricarica completa richiede 14-16 ore. La batteria deve essere sempre conservata al massimo stato di carica. Una carica bassa provoca solfatazione, una condizione che riduce le prestazioni della batteria. L'aggiunta di carbonio sull'elettrodo negativo riduce questo problema ma ciò abbassa l'energia specifica.
Il piombo acido ha una durata di vita moderata, ma non è soggetto a memoria come lo sono i sistemi a base di nichel, e la ritenzione di carica è migliore tra le batterie ricaricabili. Mentre le batterie NiCd perdono circa il 40% dell'energia immagazzinata in tre mesi, il piombo acido si scarica automaticamente la stessa quantità in un anno. La batteria al piombo funziona bene a temperature fredde ed è superiore a quella agli ioni di litio quando funziona in condizioni sotto zero. Secondo RWTH, Aquisgrana, Germania (2018), il costo dell’acido al piombo allagato è di circa 150 dollari per kWh, uno dei più bassi tra le batterie.
Orario di pubblicazione: 13 novembre 2021