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T. DULAURANS
L ’accumulateur au plomb
L'accumulateur au plomb
Électrodeen plomb
Solution concentrée d’acidesulfurique : 2 H+ ; SO4
2-
Deux électrodes en plomb sont dans une solution d’acide sulfurique
Électrodeen plomb
L'accumulateur au plomb
Électrodeen plomb
Solution concentrée d’acidesulfurique : 2 H+ ; SO4
2-
L’une des électrodes est recouverte d’oxyde de plomb PbO2
Électrodeen plomb
recouverte d’oxyde de plomb
L'accumulateur au plomb
Électrodeen plomb
Solution concentrée d’acidesulfurique : 2 H+ ; SO4
2-
Électrodeen plomb
recouverte d’oxyde de plomb
Des connecteurs permettent de relier les électrodesà un circuit électrique
L'accumulateur au plomb
Électrodeen plomb
Solution concentrée d’acidesulfurique : 2 H+ ; SO4
2-
Électrodeen plomb
recouverte d’oxyde de plomb
Le fonctionnement met en jeu deux couples rédox
PbO2/Pb2+ Pb2+ /Pb
L'accumulateur au plombCet accumulateur peut fonctionner de deux façons :
Pile
spontanée
générateur
décharge
Électrolyse
forcée
récepteur
charge
transformation
type de dipôle
fonctionnement
L'accumulateur au plombCet accumulateur peut fonctionner de deux façons :
Pile
spontanée
générateur
décharge
Électrolyse
forcée
récepteur
charge
transformation
type de dipôle
fonctionnement
L'accumulateur au plombCet accumulateur peut fonctionner de deux façons :
Pile
spontanée
générateur
décharge
Électrolyse
forcée
récepteur
charge
transformation
type de dipôle
fonctionnement
L'accumulateur au plombCet accumulateur peut fonctionner de deux façons :
Pile
spontanée
générateur
décharge
Électrolyse
forcée
récepteur
charge
transformation
type de dipôle
fonctionnement
L'accumulateur au plomb
Lors de la décharge, l’accumulateur se comporte comme une pile.
Étude de la décharge
Décharge de l'accumulateur au plomb
Électrodeen plomb
Solution concentrée d’acidesulfurique : 2 H+ ; SO4
2-
Électrodeen plomb
recouverte d’oxyde de plomb
On relie les bornes par un circuit électrique
mA COM
AR
Décharge de l'accumulateur au plomb
Électrodeen plomb
Solution concentrée d’acidesulfurique : 2 H+ ; SO4
2-
Électrodeen plomb
recouverte d’oxyde de plomb
L’ampèremètre mesure une intensité positive
mA COM
ARi
ii
Décharge de l'accumulateur au plomb
Électrodeen plomb
Solution concentrée d’acidesulfurique : 2 H+ ; SO4
2-
Électrodeen plomb
recouverte d’oxyde de plomb
Cela permet de définir les polarités des bornes
mA COM
ARi
ii
Décharge de l'accumulateur au plomb
Électrodeen plomb
Solution concentrée d’acidesulfurique : 2 H+ ; SO4
2-
Électrodeen plomb
recouverte d’oxyde de plomb
Dans le circuit électrique, le courant est du à la circulation des électrons
mA COM
ARi
iie-
e-
Décharge de l'accumulateur au plombLes électrons sont libérés par l’oxydation du plomb
mA COM
ARi
iie-
e-
OxydationPb = Pb2+ + 2 e-
2e-
Pb2+ Pb
Décharge de l'accumulateur au plombCela consomme le plomb de l’électrode
mA COM
ARi
iie-
e-
OxydationPb = Pb2+ + 2 e-
2e-
Pb2+ Pb
Décharge de l'accumulateur au plombCela consomme le plomb de l’électrode
mA COM
ARi
iie-
e-
OxydationPb = Pb2+ + 2 e-
2e-
Pb2+ Pb
Décharge de l'accumulateur au plombLes électrons sont consommés par la réduction de l’oxyde de plomb
mA COM
ARi
iie-
e-
RéductionPbO2 + 4 H+ + 2 e- = Pb2+ + 2 H2O
2e-
Pb2+
PbO2
OxydationPb = Pb2+ + 2 e-
2e-
Pb2+ Pb
Décharge de l'accumulateur au plombCela consomme l’oxyde de plomb qui recouvre l’électrode
mA COM
ARi
iie-
e-
RéductionPbO2 + 4 H+ + 2 e- = Pb2+ + 2 H2O
OxydationPb = Pb2+ + 2 e-
2e-
Pb2+
PbO2
2e-
Pb2+ Pb
Décharge de l'accumulateur au plombCela consomme l’oxyde de plomb qui recouvre l’électrode
mA COM
ARi
iie-
e-
RéductionPbO2 + 4 H+ + 2 e- = Pb2+ + 2 H2O
OxydationPb = Pb2+ + 2 e-
2e-
Pb2+
PbO2
2e-
Pb2+ Pb
Décharge de l'accumulateur au plombCela permet de définir la nature des électrodes
mA COM
ARi
iie-
e-
RéductionPbO2 + 4 H+ + 2 e- = Pb2+ + 2 H2O
OxydationPb = Pb2+ + 2 e-
CATHODE ANODE2e-
Pb2+
PbO2
2e-
Pb2+ Pb
L’ANODE est l’électrode sur laquelle se produit l’OXYDATION.
La CATHODE est l’électrode sur laquelle se produit la REDUCTION.
Oxydation à l’anode Pb = Pb2+ + 2 e-
L’équation est celle du fonctionnement spontané :
Équation PbO2 + Pb + 4 H+ = 2 Pb2+ + 2 H2O
Décharge de l'accumulateur au plomb
Réduction à la cathode PbO2 + 4 H+ + 2 e- = Pb2+ + 2 H2O
borne -
borne +
La décharge de l’accumulateur au plomb consomme les solides des
électrodes et des ions H+ de l’électrolyte (le pH augmente).
L'accumulateur au plomb
Lors de la charge, il se produit une électrolyse.
Il faut utiliser un générateur pour «charger» l’accumulateur.
Étude de la charge
Charge de l'accumulateur au plomb
Électrodeen plomb
Solution concentrée d’acidesulfurique : 2 H+ ; SO4
2-
Électrodeen plomb
recouverte d’oxyde de plomb
On relie les bornes par un circuit électrique contenant un générateur
générateur
La borne + du générateur est reliée à l’électrode d’oxyde de plomb
Charge de l'accumulateur au plomb
Électrodeen plomb
Solution concentrée d’acidesulfurique : 2 H+ ; SO4
2-
Électrodeen plomb
recouverte d’oxyde de plomb
Le générateur impose le sens du courant
générateuri i
Charge de l'accumulateur au plomb
Électrodeen plomb
Solution concentrée d’acidesulfurique : 2 H+ ; SO4
2-
Électrodeen plomb
recouverte d’oxyde de plomb
générateur
Dans le circuit électrique, le courant est du à la circulation des électrons
e-e-i i
Charge de l'accumulateur au plomb
générateur
Les électrons sont consommés par la réduction des ions plomb II
e-e-i i
RéductionPb2+ + 2 e- = Pb
2e-
Pb2+ Pb
Charge de l'accumulateur au plomb
générateur
Cela forme du plomb solide qui se dépose sur l’électrode
e-e-i i
RéductionPb2+ + 2 e- = Pb
2e-
Pb2+ Pb
Charge de l'accumulateur au plomb
générateur
Cela forme du plomb solide qui se dépose sur l’électrode
e-e-i i
RéductionPb2+ + 2 e- = Pb
2e-
Pb2+ Pb
Charge de l'accumulateur au plomb
générateure-e-
i i
RéductionPb2+ + 2 e- = Pb
OxydationPb2+ + 2 H2O = PbO2 + 4 H+ + 2 e-
2e-
Pb2+
PbO2
Les électrons sont libérés par l’oxydation des ions plomb II
2e-
Pb2+ Pb
Charge de l'accumulateur au plomb
générateure-e-
i i
RéductionPb2+ + 2 e- = Pb
OxydationPb2+ + 2 H2O = PbO2 + 4 H+ + 2 e-
Cela forme de l’oxyde de plomb qui se dépose sur l’électrode
2e-
Pb2+
PbO2
2e-
Pb2+ Pb
Charge de l'accumulateur au plomb
générateure-e-
i i
RéductionPb2+ + 2 e- = Pb
OxydationPb2+ + 2 H2O = PbO2 + 4 H+ + 2 e-
Cela forme de l’oxyde de plomb qui se dépose sur l’électrode
2e-
Pb2+
PbO2
2e-
Pb2+ Pb
Charge de l'accumulateur au plomb
générateure-e-
i i
RéductionPb2+ + 2 e- = Pb
OxydationPb2+ + 2 H2O = PbO2 + 4 H+ + 2 e-
Cela permet de définir la nature des électrodes
CATHODEANODE2e-
Pb2+
PbO2
2e-
Pb2+ Pb
L’ANODE est l’électrode sur laquelle se produit l’OXYDATION.
La CATHODE est l’électrode sur laquelle se produit la REDUCTION.
Oxydation à l’anode Pb2+ + 2 H2O = PbO2 + 4 H+ + 2 e-
L’équation est celle du fonctionnement forcé :
Équation 2 Pb2+ + 2 H2O = PbO2 + Pb + 4 H+
Charge de l'accumulateur au plomb
Réduction à la cathode Pb2+ + 2 e- = Pb
La charge de l’accumulateur au plomb forme les solides des
électrodes et des ions H+ de l’électrolyte (le pH diminue).
L'accumulateur au plomb
Décharge
spontanée
pile
anode- de la pile
cathode + de la pile
Charge
forcée
récepteur
cathodereliée au - du générateur
anode reliée au + du générateur
transformation
type de dipôle
électrode de Pb
électrode de PbO2
L'accumulateur au plomb
Décharge
spontanée
générateur
anode- de la pile
cathode + de la pile
Charge
forcée
récepteur
cathodereliée au - du générateur
anode reliée au + du générateur
transformation
type de dipôle
électrode de Pb
électrode de PbO2
L'accumulateur au plomb
Décharge
spontanée
générateur
anode- de la pile
cathode + de la pile
Charge
forcée
récepteur
cathodereliée au - du générateur
anode reliée au + du générateur
transformation
type de dipôle
électrode de Pb
électrode de PbO2
L'accumulateur au plomb
Décharge
spontanée
générateur
anode- de la pile
cathode + de la pile
Charge
forcée
récepteur
cathodereliée au - du générateur
anode reliée au + du générateur
transformation
type de dipôle
électrode de Pb
électrode de PbO2
Les accumulateursIl n’y a pas que des accumulateurs au plomb.
Il existe de nombreux autres types d’accumulateurs :- nickel-cadmium (Ni-Cd)- nickel-hydrure métallique (Ni-MH)- lithium-ion (Li-ion)...
L’expression « pile rechargeable » est souvent utilisée à tort pour désigner un accumulateur.
Les batteries comme celle de démarrage des automobiles ou celles des téléphones portables sont constituées de plusieurs accumulateurs associés en série (pour augmenter la f.é.m.) et/ou en parallèle (pour augmenter l’énergie emmagasinée).
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