Inventado pelo médico francês Gaston Plantéem 1859, o ácido-chumbo foi a primeira bateria recarregável para uso comercial. Apesar de sua idade avançada, a química do chumbo continua a ser amplamente utilizada atualmente. Existem boas razões para a sua popularidade; o ácido-chumbo é confiável e barato com base no custo por watt. Existem poucas outras baterias que fornecem energia em massa tão barata quanto o chumbo-ácido, e isso torna a bateria econômica para automóveis, carros de golfe, empilhadeiras, fontes de alimentação marítimas e ininterruptas (UPS).
A estrutura da grade da bateria de chumbo-ácido é feita de uma liga de chumbo. O chumbo puro é muito macio e não se sustenta, então pequenas quantidades de outros metais são adicionadas para obter resistência mecânica e melhorar as propriedades elétricas. Os aditivos mais comuns são antimônio, cálcio, estanho e selênio. Essas baterias são frequentemente conhecidas como “antimônio-chumbo” e “chumbo-cálcio”.
A adição de antimônio e estanho melhora a ciclagem profunda, mas aumenta o consumo de água e aumenta a necessidade deequalizar. O cálcio reduz a autodescarga, mas a placa positiva de chumbo-cálcio tem o efeito colateral de crescer devido à oxidação da grade quando está sobrecarregada. As baterias modernas de chumbo-ácido também utilizam agentes dopantes como selênio, cádmio, estanho e arsênico para reduzir o teor de antimônio e cálcio.
O ácido de chumbo é pesado e menos durável do que os sistemas à base de níquel e lítio quando submetidos a ciclos profundos. Uma descarga completa causa tensão e cada ciclo de descarga/carga rouba permanentemente uma pequena quantidade de capacidade da bateria. Esta perda é pequena enquanto a bateria está em boas condições de funcionamento, mas o desvanecimento aumenta quando o desempenho cai para metade da capacidade nominal. Esta característica de desgaste aplica-se a todas as baterias em vários graus.
Dependendo da profundidade da descarga, o chumbo-ácido para aplicações de ciclo profundo fornece de 200 a 300 ciclos de descarga/carga. As principais razões para o seu ciclo de vida relativamente curto são a corrosão da grade no eletrodo positivo, o esgotamento do material ativo e a expansão das placas positivas. Este fenômeno de envelhecimento é acelerado em temperaturas operacionais elevadas e ao consumir altas correntes de descarga.
Carregar uma bateria de chumbo-ácido é simples, mas os limites de tensão corretos devem ser observados. A escolha de um limite de baixa tensão protege a bateria, mas isso produz um desempenho ruim e causa um acúmulo de sulfatação na placa negativa. Um limite de alta tensão melhora o desempenho, mas forma corrosão da grade na placa positiva. Embora a sulfatação possa ser revertida se a manutenção for feita a tempo, a corrosão é permanente.
O ácido-chumbo não se presta a carregamento rápido e, na maioria dos tipos, uma carga completa leva de 14 a 16 horas. A bateria deve ser sempre armazenada com carga total. Carga baixa causa sulfatação, uma condição que prejudica o desempenho da bateria. Adicionar carbono no eletrodo negativo reduz esse problema, mas diminui a energia específica.
O chumbo-ácido tem uma vida útil moderada, mas não está sujeito à memória como os sistemas à base de níquel, e a retenção de carga é melhor entre as baterias recarregáveis. Enquanto o NiCd perde aproximadamente 40% de sua energia armazenada em três meses, o ácido-chumbo descarrega a mesma quantidade em um ano. A bateria de chumbo-ácido funciona bem em temperaturas frias e é superior à bateria de íon-lítio quando opera em condições abaixo de zero. De acordo com a RWTH, Aachen, Alemanha (2018), o custo do chumbo-ácido inundado é de cerca de 150 dólares por kWh, um dos mais baixos em baterias.
Horário da postagem: 13 de novembro de 2021