La batteria al piombo, nota anche come batteria al piombo, è un tipo di batteria con elettrodi costituiti principalmente da piombo ed elettrolita costituito da una soluzione di acido solforico. Generalmente si divide in due tipologie: batterie di tipo aperto e batterie controllate da valvola. La prima richiede una manutenzione regolare dell'iniezione di acido, mentre la seconda è una batteria che non richiede manutenzione.
Le batterie al piombo sono il primo tipo di batteria ricaricabile inventata dal fisico francese Gaston Plante nel 1859. Sebbene abbiano un rapporto energia/peso molto basso e un basso rapporto energia/volume, la sua capacità di fornire correnti di spunto elevate significa che la batteria ha un rapporto peso/potenza relativamente elevato. Queste caratteristiche, insieme al loro basso costo, li rendono interessanti per l'uso nei veicoli a motore per fornire l'elevata corrente richiesta per l'avviamento dei motori.
Sebbene la chimica del piombo sia maturata, è ancora ampiamente utilizzata oggi. Ci sono ragioni sufficienti per la sua popolarità. Il piombo acido è affidabile ed economico in base al costo per watt. Quasi nessun'altra batteria è in grado di fornire elevata potenza a un costo così basso come quella al piombo-acido, il che la rende economicamente vantaggiosa per automobili, golf cart, carrelli elevatori, navi e gruppi di continuità (UPS).
La struttura a griglia delle batterie al piombo è realizzata in lega di piombo. Il piombo puro è troppo morbido per sostenersi da solo, quindi è stata aggiunta una piccola quantità di altri metalli per ottenere resistenza meccanica e migliorare le prestazioni elettriche. Gli additivi più comuni sono antimonio, calcio, stagno e selenio. Queste batterie sono comunemente denominate "piombo antimonio" e "piombo calcio".
L'aggiunta di antimonio e stagno può migliorare la circolazione profonda, ma ciò aumenterà il consumo di acqua e la richiesta di equilibrio. Il calcio può ridurre l'autoscarica, ma le piastre di piombo-calcio possono avere effetti collaterali sulla crescita dovuti all'ossidazione del gate durante il sovraccarico. Le moderne batterie al piombo utilizzano anche agenti dopanti come selenio, cadmio, stagno e arsenico per ridurre il contenuto di antimonio e calcio.
Durante il ciclo profondo, il piombo acido è più pesante dei sistemi a base di nichel e litio e ha una durata inferiore. La scarica completa comporta uno sforzo eccessivo e ogni ciclo di scarica/ricarica priva permanentemente la batteria di una piccola quantità di carica. Quando la batteria è in buone condizioni di funzionamento, la perdita è minima, ma una volta che le prestazioni scendono a metà della capacità nominale, lo sbiadimento aumenterà. Questa caratteristica di usura è applicabile a tutte le batterie a vari livelli.
A seconda della profondità di scarica, il piombo acido utilizzato per applicazioni a ciclo profondo può fornire da 200 a 300 cicli di scarica/carica. Le ragioni principali del suo ciclo di vita relativamente breve sono la corrosione del gate sull'elettrodo positivo, l'esaurimento dei materiali attivi e l'espansione della piastra dell'elettrodo positivo. A temperature di esercizio più elevate e quando si assorbono correnti di scarica elevate, questo fenomeno di invecchiamento sarà accelerato.
Caricare le batterie al piombo è semplice, ma è necessario rispettare i limiti di tensione corretti. La scelta di un limite di tensione basso può coprire la batteria, ma può portare a un degrado delle prestazioni e all'accumulo di solfato sulla piastra dell'elettrodo negativo. La limitazione dell'alta tensione può migliorare le prestazioni, ma formerà corrosione del gate sulla piastra dell'elettrodo positivo. Se riparato tempestivamente, la solfatazione può essere invertita, ma la corrosione è permanente.
Il piombo acido non può essere caricato rapidamente e, per la maggior parte dei tipi, sono necessarie dalle 14 alle 16 ore per caricarsi completamente. La batteria deve essere sempre completamente carica. Una batteria scarica può causare solfatazione, che può danneggiare le prestazioni della batteria. L'aggiunta di carbonio all'elettrodo negativo può ridurre questo problema, ma può anche abbassare l'energia specifica.
