Bly akkumulator - Den kemiske proces

I hvile – Ladet
I opladet tilstand består den positive plade af blydioxid (PbO2) og den negative plade af porøst bly (Pb). Elektrolytten er fortyndet svovlsyre mrf densitet på 1,27-1,30g/cm³. De kemisk forskellige plader har i hvile en spændingsforskel på 2,13 Volt.

Under afladning
Under udladning går der en strøm fra positiv pol gennem belastningen til negativ pol. Inde i batteriet går der samtidig en strøm som er nøjagtig lige så stor. Det er forvandlingen af kemisk energi der er drivkraften for strømmen.
Meget forenklet kan vi sige at sulfatgrupperne (SO4) i lige store mængder går til de positive og negative plader mens oxygenet (O) fra de positive plader går ud i elektrolytten hvor det går i forbindelse med frigjort vandstof (H2) og danner vand (H2O). Animation - klik her

I hvile – afladet
Når afladningen er slut består både de negative og de positive plader af blysulfat (PbSO4) og elektrolytten er så fortyndet at det er mest vand (H2O). Pladerne er nu kemisk ens – der er næsten ingen spændingsforskel og der kan derfor ikke tappes mere strøm. Batteriet tager skade af at stå i afladet tilstand, jo længere tid, desto større skade.. Denne skade kaldes sulfatering og går hurtigere jo højere temperaturen er på batteriet.

Under opladning
Ved ladning sendes elektrisk strøm den modsatte vej igennem batteriet. Sulfatgruppen (SO4) vil da gå fra pladerne tilbage til elektrolytten og syren i vandet går tilbage til den positive plade.
Når opladningen er færdig vil batteriets tilstand være som vist øverst (opladet tilstand)

Spænding
Den kemiske sammensætning af de positive og negative plader og elektrolytten gør at spændingen i en fuldt ladet celle er 2,13 Volt, målt med et voltmeter uden belastning.
Så snart en strømforbruger kobles ind i kredsen falder cellespændingen. Spændingsfaldet afhænger af cellens kapacitet, afladningsstrøm, temperatur, konstruktion og tilstand inden afladningen sker.

Polspændingen mellem den negative og den positive pol påvirkes af syrekoncentrationen i batteripladernes porer.
Hvis denne syre bliver opbrugt og kemisk forbinder sig med pladernes aktive masse, falder polspændingen og ny syre fra den øvrige elektrolyt trænger ind i porerne. Ved vedvarende belastning vil syrevægten i elektrolytten stadig aftage indtil massen i pladerne er omdannet til blysulfat.
Da kan spændingen være faldet så langt ned at batteriet ikke længere kan afgive den ønskede mængde strøm.

Ved lav temperatur bliver svovlsyren mere tyktflydende og kan ikke så hurtigt trænge ind i batteripladernes porer. Så falder polspændingen hurtigere og mindsker kapaciteten.

Kapacitet vs afladningsstrøm
Normat angives batteriets kapacitet i amperetimer(Ah) ved 20 timers udladning.
Hvis et batteri kan aflades kontinuerligt med 5A i 20 timer uden at cellespændingen falder under 1,75V per celle er kapaciteten 5A x 20 timer = 100Ah.
Ved afladning med højere strømstyrke end 5A, får vi et lavere Ah-tal. Kapaciteten fra et og samme batteri mindsker således ved højere afladningsstrøm.