Voir aussi : Force électromotrice - Les accumulateurs -


Les accumulateurs au plomb

Inventé en 1859 par Gaston Planté, c'est sans doute l'accumulateur le plus répandu, surtout dans les applications où sont demandés :
- une forte intensité (plusieurs centaines d'ampères au démarrage d'un moteur d'automobile)
- une grande capacité de stockage (alimentation électrique de secours...)
Son principal concurrent est l'accumulateur Cadmium-Nickel (ou Ni-Cd, Nicad...). Par rapport à ce dernier les caractéristiques principales sont :
- entretien plus contraignant
- plus fragile
- dégage de l'hydrogène inflammable
- ne peut être retourné (cas des batteries à électrolyte liquide)
- capacité massique plus faible (en Wh/kg)
- meilleur marché (à capacité égale)
- rendement plus élevé.
- résistance interne plus faible (quelques centièmes à quelques millièmes d'ohms).
Dans les accumulateurs au plomb sans entretien, l'électrolyte liquide est remplacé par un gel et il n'est plus nécessaire de contrôler le niveau de l'électrolyte.

Principe

Un accumulateur au plomb est constitué d'un bac isolant, étanche et résistant aux chocs contenant de l'acide sulfurique dilué dans de l'eau dans lequel trempent deux électrodes à base de plomb : la cathode et l'anode.
La densité de l'électrolyte dépend de la charge et varie de 1,1 (accu déchargé) à 1,28 (accu chargé). La densité moyenne étant de 1,25, elle se mesure à l'aide d'un densimètre (pèse-acide) que l'on trouve à bon marché dans les boutiques d'accessoires pour l'automobile (voir ci dessous).
Pendant la charge :
- Electrode négative (cathode -) : la litharge (oxyde de plomb PbO) se transforme en plomb (Pb). Production d'oxygène.
- Electrode positif (Anode +) : le minium (oxyde de plomb Pb3O4) s'oxyde en PbO3. Production d'hydrogène.
Théoriquement oxygène et hydrogène se recombinent tandis que le sulfate de plomb qui se forme pendant la réaction disparaît. En pratique une partie de l'eau disparaît sous forme de dégagement d'oxygène et hydrogène et du sulfate de plomb se dépose petit à petit ce qui conduit à la détérioration lente de la batterie.

La charge d'un accumulateur au plomb

Un chargeur simple convient parfaitement. L'idéal est qu'il possède un ampèremètre et un dispositif de limitation du courant. Brancher d'abord les pinces de sortie (rouge au + et bleu ou noir au - de la batterie) du chargeur sur la batterie avant de mettre ce dernier sous tension
Un accumulateur au plomb se charge lentement et à une intensité maximum que l'on peut calculer en divisant par 10 sa capacité en Ah. Par exemple on chargera une batterie de 40 Ah avec une intensité de 4 ampères maximum.
Au bout d'une douzaine d'heures on peut vérifier que le dégagement de gaz n'est pas trop important en ouvrant les bouchons. Attention aux projections d'acide. Mesurer la tension à vide qui peut atteindre 2,2 volts par élément (13,2 V pour une batterie de 12 volts.

Précautions d'emploi

L'utilisation d'une batterie au plomb exige le respect de quelques règles de sécurité.
- En fin de charge il arrive qu'un bouillonnement apparaisse. Il s'agit d'hydrogène qui se dégage. C'est un gaz hautement inflammable qui peut former un mélange détonnant si sa concentration dépasse 5%.
Précaution : ventiler le local où s'effectue la charge, ne pas fumer ni utiliser des appareils pouvant provoquer des étincelles (perceuse électrique, par exemple).
- L'acide sulfurique est un des acides les plus corrosifs. A la concentration utilisée dans les batteries il peut quand même provoquer des brûlures sur la peau et il détruit les fibres textiles comme le coton. La plupart des métaux sont corrodés par ses vapeurs.
Précaution : ne pas renverser une batterie ni chercher à l'ouvrir. En cas de fuites essuyer immédiattement les gouttes avec un chiffon à jeter, rincer abondamment ou neutraliser avec une solution basique.
Utiliser les circuits de recyclage pour se débarrasser des accumulateurs usagés.
Vérifier régulièrement le niveau d'électrolyte et complèter le niveau des éléments avec de l'eau déminéralisée. Les plaques doivent toujours être recouvertes de quelques millimètres d'électrolyte, pas plus. Ne pas rajouter d'acide sulfurique.
Nettoyer les cosses et les enduire de graisse au silicone. si des remontées de sulfate de plomb apparaissent (sulfatation ou "sels grimpants") la batterie commence à se détériorer.
Vérifier que les bouchons ne sont pas étanches au gaz et laissent s'échapper l'hydrogène pour éviter une surpression à l'intérieur de l'élément mais qu'ils sont bien étanches à l'électrolyte.
Ne pas laisser trop longtemps une batterie déchargée et recharger régulièrement une batterie inutilisée.

Etat de charge d'une batterie au plomb

Mesurer la densité de l'électrolyte à l'aide d'un pèse-acide. En dessous de 23 degrés Baumé (d=1,19) la batterie est déchargée.
Au dessus de 30 degrés Baumé (d=1,26) on considère qu'elle est chargée. Le tableau de correspondance ci-dessous ne concerne que l'acide sulfurique.

° Baumé	densité H2SO4
13	1.099
14	1.107
15	1.116
16	1.125
17	1.134
18	1.143
19	1.152
20	1.161
21	1.170
22	1.180
23	1.190
24	1.200
25	1.210
26	1.220
27	1.230
28	1.241
29	1.252
30	1.262
31	1.274
32	1.285