La batterie au plomb, également connue sous le nom de batterie au plomb, est un type de batterie avec des électrodes principalement constituées de plomb et un électrolyte constitué d'une solution d'acide sulfurique. Elle est généralement divisée en deux types : les batteries de type ouvert et les batteries à valve contrôlée. La première nécessite un entretien régulier par injection d’acide, tandis que la seconde est une batterie sans entretien.
Les batteries au plomb sont le premier type de batterie rechargeable inventé par le physicien français Gaston Plante en 1859. Bien qu'elles aient un très faible rapport énergie/poids et un faible rapport énergie/volume, leur capacité à fournir des courants de pointe élevés signifie que la batterie a une rapport puissance/poids relativement élevé. Ces caractéristiques, ainsi que leur faible coût, les rendent attrayants pour une utilisation dans les véhicules automobiles afin de fournir le courant élevé requis pour le démarrage des moteurs.
Bien que la chimie du plomb ait mûri, elle est encore largement utilisée aujourd’hui. Il y a de nombreuses raisons à sa popularité. L'acide plomb est fiable et peu coûteux en fonction du coût par watt. Presque aucune autre batterie ne peut fournir une puissance élevée à un coût aussi bas que le plomb-acide, ce qui la rend rentable dans les voitures, les voiturettes de golf, les chariots élévateurs, les navires et les alimentations sans interruption (UPS).
La structure en grille des batteries au plomb est constituée d’un alliage de plomb. Le plomb pur est trop mou pour se soutenir, c'est pourquoi une petite quantité d'autres métaux a été ajoutée pour obtenir une résistance mécanique et améliorer les performances électriques. Les additifs les plus courants sont l'antimoine, le calcium, l'étain et le sélénium. Ces batteries sont communément appelées « plomb-antimoine » et « plomb-calcium ».
L'ajout d'antimoine et d'étain peut améliorer la circulation profonde, mais cela augmentera la consommation d'eau et la demande d'équilibre. Le calcium peut réduire l'autodécharge, mais les plaques de plomb et de calcium peuvent avoir des effets secondaires de croissance dus à l'oxydation de la grille lors d'une surcharge. 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.
Lors d'un cycle profond, l'acide au plomb est plus lourd que les systèmes à base de nickel et de lithium et a une durabilité moindre. Une décharge complète entraîne des contraintes et chaque cycle de décharge/charge prive définitivement la batterie d'une petite quantité de charge. Lorsque la batterie est en bon état de fonctionnement, la perte est minime, mais une fois que les performances chutent à la moitié de la capacité nominale, la décoloration augmente. Cette caractéristique d'usure s'applique à toutes les batteries à des degrés divers.
Selon la profondeur de décharge, l'acide au plomb utilisé pour les applications à cycle profond peut fournir 200 à 300 cycles de décharge/charge. Les principales raisons de sa durée de vie relativement courte sont la corrosion de grille de l'électrode positive, l'épuisement des matériaux actifs et l'expansion de la plaque de l'électrode positive. À des températures de fonctionnement plus élevées et en cas de courants de décharge élevés, ce phénomène de vieillissement sera accéléré.
Charger des batteries au plomb est simple, mais les limites de tension correctes doivent être respectées. Le choix d'une limite de tension basse peut couvrir la batterie, mais cela peut entraîner une dégradation des performances et une accumulation de sulfate sur la plaque de l'électrode négative. La limitation de haute tension peut améliorer les performances, mais elle entraînera une corrosion de grille sur la plaque d'électrode positive. Si elle est réparée à temps, la sulfatation peut être inversée, mais la corrosion est permanente.
Le plomb-acide ne peut pas être chargé rapidement et, pour la plupart des types, il faut 14 à 16 heures pour se charger complètement. La batterie doit toujours être complètement chargée. Une batterie faible peut entraîner une sulfatation, ce qui peut nuire aux performances de la batterie. L’ajout de carbone à l’électrode négative peut réduire ce problème, mais cela peut également réduire l’énergie spécifique.
