UNbatteria al piomboè un tipo di batteria che utilizza un composto di piombo (biossido di piombo) come materiale dell'elettrodo positivo, piombo metallico come materiale dell'elettrodo negativo e una soluzione di acido solforico come elettrolita e immagazzina e rilascia energia elettrica attraverso la reazione chimica di piombo e acido solforico .
• I terminali positivo e negativo sono realizzati in piombo e vengono utilizzati per collegare dispositivi esterni che consumano energia.
• I tappi di sfiato sono dotati di uno per ogni set di elettrodi per sostituire l'acqua distillata/deionizzata quando necessario e da utilizzare come canale di fuga per il gas generato nella batteria.
• Il pezzo di collegamento è fatto di piombo, che viene utilizzato per formare il collegamento elettrico tra le piastre degli elettrodi della stessa polarità e fornire il collegamento elettrico tra gli elettrodi distanti l'uno dall'altro.
• Prima la scatola della batteria e il coperchio erano realizzati in bachelite, ma ora viene generalmente utilizzato il polipropilene o il polimero.
• Soluzione di acido solforico L'elettrolito nella batteria.
•I separatori di elettrodi sono generalmente integrati con la scatola della batteria e utilizzano lo stesso materiale per fornire isolamento chimico ed elettrico tra gli elettrodi. I separatori di elettrodi sono collegati in serie per aumentare la tensione finale fornita dalla batteria.
•I separatori a piastre elettrodi sono realizzati in PVC e altri materiali porosi per evitare il contatto fisico tra circuiti adiacenti, ma allo stesso tempo consentire la libera circolazione degli ioni nell'elettrolita.
•La piastra dell'elettrodo negativo è composta da una griglia metallica di piombo e la superficie è rivestita con pasta di biossido di piombo.
•La piastra dell'elettrodo positivo è costituita da una piastra metallica di piombo.
•L'elettrodo della batteria è costituito da una serie di piastre di elettrodi positivi e negativi poste in sequenza e separate l'una dall'altra da separatori, e le piastre di elettrodi della stessa polarità sono collegate all'apparecchio elettrico.
Quando una batteria al piombo fornisce alimentazione a un dispositivo esterno, si verificano contemporaneamente diverse reazioni chimiche. La reazione di riduzione del biossido di piombo (PbO2) in solfato di piombo (PbSO4) avviene sulla piastra dell'elettrodo positivo (catodo); la reazione di ossidazione avviene sulla piastra dell'elettrodo negativo (anodo) e il piombo metallico diventa solfato di piombo. L'elettrolita (acido solforico) fornisce ioni solfato per le due reazioni semi-elettrolitiche di cui sopra, agendo come un ponte chimico tra le due reazioni. Ogni volta che un elettrone viene generato all’anodo, un elettrone viene perso al catodo e l’equazione di reazione è:
Anodo: Pb(s)+SO42-(aq)→PbSO4(s)+2e-
Catodo: PbO2(s)+SO42-(aq)+4H++2e-→PbSO4(s)+2H2O(l)
Completamente reattivo: Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)→2PbSO4(s)+2H2O(l)
La batteria può essere caricata e scaricata ripetutamente per centinaia di volte mantenendo comunque buone prestazioni. Tuttavia, poiché la piastra dell'elettrodo di ossido di piombo viene gradualmente inquinata dal solfato di piombo, ciò potrebbe eventualmente portare alla mancata reazione chimica sulla piastra dell'elettrodo di ossido di piombo. Infine, a causa della forte contaminazione, la batteria potrebbe non essere più in grado di ricaricarsi. In questo momento, la batteria diventa una "batteria al piombo-acido di scarto".
Le batterie al piombo hanno una varietà di usi e anche la tensione, le dimensioni e la qualità utilizzate sono diverse. Quelle più leggere sono batterie a tensione costante dal peso di soli 2kg; quelle pesanti sono le batterie industriali, che possono raggiungere più di 2t. A seconda dei diversi usi, le batterie possono essere suddivise nelle seguenti categorie.
•La batteria dell'automobile si riferisce all'energia principale utilizzata da veicoli come automobili, camion, trattori, motociclette, barche a motore e aeroplani per l'avvio dei motori, l'illuminazione e l'accensione.
•La batteria ordinaria si riferisce agli strumenti portatili e alle batterie utilizzate nelle apparecchiature, nei sistemi di allarme interni e nell'illuminazione di emergenza.
•Per batteria di potenza si intende la batteria utilizzata nei carrelli elevatori, nei golf cart, nei veicoli per il trasporto dei bagagli negli aeroporti, nelle sedie a rotelle, nei veicoli elettrici e nelle autovetture e in altri mezzi di trasporto di merci o persone.
•Per batteria speciale si intende la batteria dedicata o combinata con circuiti elettrici ed elettronici in alcune applicazioni scientifiche, mediche o militari.
Le batterie al piombo-acido con accensione rappresentano la percentuale maggiore di tutti gli usi delle batterie al piombo-acido. Al momento, ci sono molti produttori nell'industria automobilistica e motociclistica cinese e non esiste uno standard industriale uniforme per il tipo di batteria utilizzata. Molte grandi aziende hanno i propri standard aziendali, che si traducono in una varietà di tipi e dimensioni di batterie. I veicoli con una capacità di trasporto inferiore a 3 t e le batterie per auto generalmente hanno solo 6 piastre di piombo e la massa è di 15~20 kg.
La batteria al piombo è attualmente il tipo di batteria più grande e più utilizzato al mondo. Della produzione annuale mondiale di piombo, le batterie al piombo nelle automobili, negli impianti industriali e negli strumenti portatili spesso rappresentano il 75% del consumo totale di piombo mondiale. I paesi sviluppati del mondo attribuiscono grande importanza al recupero del piombo secondario. Nel 1999, la quantità totale di piombo nei paesi occidentali era di 4,896 milioni di tonnellate, di cui la produzione di piombo secondario era di 2,846 milioni di tonnellate, pari al 58,13% del totale. La produzione annua totale negli Stati Uniti è di 1.422 milioni di tonnellate, di cui la produzione di piombo secondario è di 1.083 milioni di tonnellate, pari al 76,2% del totale. La percentuale di produzione secondaria di piombo in Francia, Germania, Svezia, Italia, Giappone e altri paesi supera il 50%. In alcuni paesi, come Brasile, Spagna e Tailandia, il 100% del consumo di piombo dipende dal piombo riciclato.
Attualmente, oltre l’85% delle materie prime di piombo riciclate della Cina provengono da batterie al piombo-acido usate, e il 50% del piombo consumato dall’industria delle batterie è piombo riciclato. Pertanto, il recupero del piombo secondario dalle batterie usate occupa una posizione molto importante nell'industria del piombo cinese.
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