Bateria de chumbo-ácido de gel selada DKGB2-3000-2V3000AH

Princípio da bateria de armazenamento comum
A bateria é uma fonte de alimentação CC reversível, um dispositivo químico que fornece e armazena energia elétrica. A chamada reversibilidade refere-se à recuperação de energia elétrica após uma descarga. A energia elétrica da bateria é gerada pela reação química entre duas placas diferentes imersas no eletrólito.

A descarga da bateria (corrente de descarga) é um processo no qual a energia química é convertida em energia elétrica; a carga da bateria (corrente de entrada) é um processo no qual a energia elétrica é convertida em energia química. Por exemplo, uma bateria de chumbo-ácido é composta por placas positivas e negativas, eletrólito e célula eletrolítica.

A substância ativa da placa positiva é o dióxido de chumbo (PbO2), a substância ativa da placa negativa é o chumbo metálico esponjoso cinza (Pb) e o eletrólito é uma solução de ácido sulfúrico.

Durante o processo de carga, sob a ação de um campo elétrico externo, os íons positivos e negativos migram através de cada polo, e ocorrem reações químicas na interface da solução do eletrodo. Durante a carga, o sulfato de chumbo da placa do eletrodo se recupera em PbO₂, o sulfato de chumbo da placa do eletrodo negativo se recupera em Pb₂, o H₂SO₂ no eletrólito aumenta e a densidade aumenta.

O carregamento é realizado até que a substância ativa na placa do eletrodo retorne completamente ao estado anterior à descarga. Se a bateria continuar sendo carregada, ocorrerá eletrólise da água e a formação de muitas bolhas. Os eletrodos positivo e negativo da bateria são imersos no eletrólito. À medida que uma pequena quantidade de substâncias ativas é dissolvida no eletrólito, o potencial do eletrodo é gerado. A força eletromotriz da bateria é formada pela diferença entre os potenciais dos eletrodos das placas positiva e negativa.

Quando a placa positiva é imersa no eletrólito, uma pequena quantidade de PbO₂ se dissolve no eletrólito, gera Pb(HO)₂ com água e, em seguida, se decompõe em íons de chumbo de quarta ordem e íons de hidróxido. Quando atingem o equilíbrio dinâmico, o potencial da placa positiva é de cerca de +2V.

O metal Pb na placa negativa reage com o eletrólito, transformando-se em Pb+2, e a placa do eletrodo fica carregada negativamente. Como as cargas positivas e negativas se atraem, o Pb+2 tende a afundar na superfície da placa do eletrodo. Quando as duas atingem o equilíbrio dinâmico, o potencial do eletrodo na placa do eletrodo é de cerca de -0,1 V. A força eletromotriz estática E0 de uma bateria totalmente carregada (célula única) é de cerca de 2,1 V, e o resultado real do teste é de 2,044 V.

Quando a bateria é descarregada, o eletrólito dentro da bateria é eletrolisado, a placa positiva PbO2 e a placa negativa Pb tornam-se PbSO4, e o ácido sulfúrico do eletrólito diminui. A densidade diminui. Fora da bateria, o polo negativo de carga flui continuamente para o polo positivo sob a ação da força eletromotriz da bateria.

Todo o sistema forma um circuito fechado: a reação de oxidação ocorre no polo negativo da bateria e a reação de redução ocorre no polo positivo. À medida que a reação de redução no eletrodo positivo faz com que o potencial do eletrodo da placa positiva diminua gradualmente, e a reação de oxidação na placa negativa faz com que o potencial do eletrodo aumente, todo o processo causará a diminuição da força eletromotriz da bateria. O processo de descarga da bateria é o inverso do seu processo de carga.

Após a descarga da bateria, 70% a 80% das substâncias ativas na placa do eletrodo permanecem inativas. Uma bateria em boas condições deve melhorar totalmente a taxa de utilização das substâncias ativas na placa.