Bateria de chumbo-ácido, também conhecida como bateria de chumbo-ácido, é um tipo de bateria com eletrodos feitos principalmente de chumbo e eletrólito feito de solução de ácido sulfúrico. Geralmente é dividido em dois tipos: baterias do tipo aberto e baterias controladas por válvula. O primeiro requer manutenção regular por injeção de ácido, enquanto o último é uma bateria livre de manutenção.
As baterias de chumbo-ácido são o primeiro tipo de bateria recarregável inventada pelo físico francês Gaston Plante em 1859. Embora tenha uma relação energia-peso muito baixa e uma relação energia-volume baixa, sua capacidade de fornecer altas correntes de surto significa que a bateria tem um relação potência/peso relativamente grande. Essas características, juntamente com seu baixo custo, tornam-nos atraentes para uso em veículos automotores, pois fornecem a alta corrente necessária para a partida dos motores.
Embora a química do chumbo tenha amadurecido, ainda é amplamente utilizada hoje. Existem razões suficientes para a sua popularidade. O ácido-chumbo é confiável e barato com base no custo por watt. Quase nenhuma outra bateria pode fornecer alta potência de forma tão barata quanto a de chumbo-ácido, tornando-a econômica em carros, carrinhos de golfe, empilhadeiras, navios e fontes de alimentação ininterrupta (UPS).
A estrutura da grade das baterias de chumbo-ácido é feita de liga de chumbo. O chumbo puro é muito macio para se sustentar, então uma pequena quantidade de outros metais foi adicionada para obter resistência mecânica e melhorar o desempenho elétrico. Os aditivos mais comuns são antimônio, cálcio, estanho e selênio. Essas baterias são comumente chamadas de "antimônio de chumbo" e "cálcio de chumbo".
Adicionar antimônio e estanho pode melhorar a circulação profunda, mas aumentará o consumo de água e a demanda por equilíbrio. O cálcio pode reduzir a autodescarga, mas as placas de chumbo e cálcio podem ter efeitos colaterais de crescimento devido à oxidação da porta durante a sobrecarga. As baterias modernas de chumbo-ácido também usam agentes dopantes como selênio, cádmio, estanho e arsênico para reduzir o teor de antimônio e cálcio.
Durante o ciclo profundo, o chumbo-ácido é mais pesado que os sistemas à base de níquel e lítio e tem menor durabilidade. A descarga completa causa tensão e cada ciclo de descarga/carga priva permanentemente a bateria de uma pequena quantidade de carga. Quando a bateria está em boas condições de funcionamento, a perda é mínima, mas quando o desempenho cai para metade da capacidade nominal, o desbotamento aumentará. Esta característica de desgaste é aplicável a todas as baterias em graus variados.
De acordo com a profundidade de descarga, o chumbo-ácido usado para aplicações de ciclo profundo pode fornecer de 200 a 300 ciclos de descarga/carga. As principais razões para o seu ciclo de vida relativamente curto são a corrosão da porta no eletrodo positivo, o esgotamento dos materiais ativos e a expansão da placa do eletrodo positivo. Em temperaturas operacionais mais altas e ao extrair altas correntes de descarga, esse fenômeno de envelhecimento será acelerado.
Carregar baterias de chumbo-ácido é simples, mas os limites de tensão corretos devem ser seguidos. A escolha de um limite de tensão baixo pode cobrir a bateria, mas pode levar à degradação do desempenho e ao acúmulo de sulfato na placa do eletrodo negativo. A limitação de alta tensão pode melhorar o desempenho, mas causará corrosão na placa do eletrodo positivo. Se reparada em tempo hábil, a sulfatação pode ser revertida, mas a corrosão é permanente.
O ácido de chumbo não pode ser carregado rapidamente e, para a maioria dos tipos, leva de 14 a 16 horas para carregar totalmente. A bateria deve estar sempre totalmente carregada. A bateria fraca pode causar sulfatação, o que pode prejudicar o desempenho da bateria. Adicionar carbono ao eletrodo negativo pode reduzir esse problema, mas também pode diminuir a energia específica.
