Composição da Bateria de Chumbo-Ácido
As baterias de chumbo-ácido são tipos secundários (recarregáveis) que consistem em um invólucro, duas placas de chumbo ou grupos de placas, sendo uma delas o eletrodo positivo e a outra o eletrodo negativo. Elas contêm uma solução de 37% de ácido sulfúrico (H2SO4) como eletrólito. Essas baterias abrigam o eletrólito líquido em um recipiente não selado, exigindo que sejam mantidas na vertical e em um ambiente bem ventilado para assegurar a dispersão segura do gás hidrogênio produzido durante o sobrecarregamento.
As baterias de chumbo-ácido possuem eficiências de Coulomb em torno de 85% e eficiências energéticas na ordem de 70%. O chumbo e o dióxido de chumbo, materiais ativos nas placas da bateria, reagem com o ácido sulfúrico no eletrólito para formar sulfato de chumbo. Este composto inicialmente se forma em um estado amorfo finamente dividido e facilmente retorna a chumbo, dióxido de chumbo e ácido sulfúrico quando a bateria é recarregada.
Apesar de relativamente pesadas para a quantidade de energia elétrica que podem fornecer, as baterias de chumbo-ácido são comuns onde a capacidade (acima de aproximadamente 10 Ah) é mais importante do que o peso e questões de manuseio. No entanto, essa química de bateria é muito sensível ao ciclo profundo em comparação com outros sistemas de baterias, e devido à alta densidade do chumbo, a energia específica das baterias é bastante baixa.
Aplicações e Longevidade
A maioria das baterias de chumbo-ácido no mundo são baterias de partida, iluminação e ignição (SLI) de automóveis, com cerca de 320 milhões de unidades enviadas em 1999. Em 1992, cerca de 3 milhões de toneladas de chumbo foram usadas na fabricação de baterias. As aplicações industriais dessas baterias incluem como fonte de tração para veículos de mineração, empilhadeiras e como fontes de energia estacionárias, como armazenamento de energia de backup de emergência (UPS) e estações de sinalização para ferrovias e telecomunicações.
Uma bateria de chumbo-ácido é composta por um eletrodo negativo de chumbo esponjoso ou poroso e um eletrodo positivo de óxido de chumbo, ambos imersos em uma solução eletrolítica de ácido sulfúrico e água. Uma membrana eletricamente isolante, mas quimicamente permeável, separa os dois eletrodos para prevenir curto-circuito elétrico através do eletrólito. A tensão nominal de uma célula é de cerca de 2V, variando entre aproximadamente 1,75 V e 2,4V, dependendo do estado de carga e da corrente de carga ou descarga.
As baterias de chumbo-ácido podem fornecer altas correntes por curtos períodos e têm alta densidade de potência. Elas podem alcançar uma longa vida útil de vários anos, mas a regulação de tensão é crucial, especialmente em carros como bateria de partida. Baterias de acionamento ou de armazenamento podem alcançar uma vida útil de 5 a 15 anos, dependendo da qualidade e do estresse. Baterias mais pesadas geralmente duram mais, pois as armações de chumbo são mais robustas. O envelhecimento das baterias de chumbo-ácido é principalmente causado pela corrosão interna da estrutura de chumbo dos eletrodos, pela formação de curtos-circuitos finos e pela sulfatação do chumbo.
