La batería tiene varios componentes, cada uno de los materiales dentro de la batería tienen diferentes composiciones químicas. La placa positiva contiene dióxido de plomo, que consiste en plomo y oxígeno y tiene un color café oscuro mientras que la placa negativa contiene plomo esponjoso y es de color gris. El electrolito está hecho de agua y ácido sulfúrico. Dentro de la batería, los químicos activos reaccionan para crear una corriente directa siempre que haya una carga eléctrica (encendiendo del motor, luces, radio u otros accesorios). Esta corriente directa es producida por las reacciones químicas entre las diferentes placas y el ácido sulfúrico en el electrolito. La corriente disponible está limitada por el área activa y el peso del material de las placas, así como la cantidad de ácido sulfúrico en el electrolito. Una vez que han reaccionado la mayoría de los materiales activos, la batería puede crear poco o ninguna energía. Entonces la batería se descarga y debe ser recargada para volver a ser usada.
Reacciones químicas mientras la batería se recarga
Dentro de cada batería, la celda es un contenedor de electrolito. El electrolito es usado para conducir corriente entre las placas positivas y negativas. A medida que una batería pierde su carga, la composición química del electrolito se asemeja más al agua. Cuando esto ocurre, la batería debe ser cargada para que retorne a su mejor rendimiento. La composición química durante la recarga de la batería (los químicos regresan a su composición original). El sulfato radical, en el sulfato de plomo encontrado en ambas placas, positiva y negativa, regresan al electrolito. Los dos átomos de oxígeno en el electrolito regresan a la placa positiva.
Reacciones químicas mientras la batería se descarga
El dióxido de plomo en la placa positiva reacciona con un sulfato radical desde el electrolito a la forma de sulfato de plomo. El oxígeno se combina con hidrógeno en el electrolito para formar agua y gas hidrógeno. El plomo en la placa negativa reacciona con un sulfato radical del electrolito para también formar sulfato de plomo. A medida que aumentan los sulfatos radicales, el electrolito se asemeja más al agua.
Teoría de operación
En las baterías con válvulas reguladoras (VRLA) el ensamblaje consiste en materiales activos de dióxido de plomo (PbO2) placa positiva, ácido sulfúrico (H2SO4) electrolito esponjoso (poroso), plomo (Pb) placa negativa. Cuando una carga es conectada entre las placas positivas y negativas, comienza una reacción química en la celda la cual produce una energía eléctrica (corriente) a través de la carga mientras que estos materiales son convertidos en sulfato de plomo (H2SO4) y agua (H2O). Cuando la carga es removida y reemplazada por una fuente de corriente DC (cargador) una corriente eléctrica comienza a fluir a través de la batería en dirección opuesta a la descarga, convirtiendo los materiales activos a sus estados originales de dióxido de plomo, ácido sulfúrico y plomo. Esta recarga devuelve a la batería su energía potencial haciéndola disponible de nuevo para producir corriente eléctrica. Este proceso es demostrado por las ecuaciones 1,2 y 3:
En teoría, este proceso de carga y descarga puede continuar indefinidamente donde las rejillas de dióxido de plomo (PbO2) y plomo (Pb) no sufren de corrosión , el deterioro del dióxido de plomo y el plomo en las placas positivas y negativas provocan que el electrolito se seque, terminando así la vida útil de la batería.