L'accumulateur au plomb Électrode en plomb Solution concentrée d’acide sulfurique : 2 H + ; SO 4 2 - Électrode en plomb recouverte d’oxyde de plomb Le.

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1 L'accumulateur au plomb Électrode en plomb Solution concentrée d’acide sulfurique : 2 H + ; SO 4 2 - Électrode en plomb recouverte d’oxyde de plomb Le fonctionnement met en jeu deux couples rédox PbO 2 /Pb 2+ Pb 2+ /Pb

2 L'accumulateur au plomb Cet accumulateur peut fonctionner de deux façons : Pile spontanée générateur décharge Électrolyse forcée récepteur charge transformation type de dipôle fonctionnement

3 L'accumulateur au plomb Cet accumulateur peut fonctionner de deux façons : Pile spontanée générateur décharge Électrolyse forcée récepteur charge transformation type de dipôle fonctionnement

4 L'accumulateur au plomb Cet accumulateur peut fonctionner de deux façons : Pile spontanée générateur décharge Électrolyse forcée récepteur charge transformation type de dipôle fonctionnement

5 L'accumulateur au plomb Cet accumulateur peut fonctionner de deux façons : Pile spontanée générateur décharge Électrolyse forcée récepteur charge transformation type de dipôle fonctionnement

6 L'accumulateur au plomb Lors de la décharge, l’accumulateur se comporte comme une pile. Étude de la décharge

7 Décharge de l'accumulateur au plomb Électrode en plomb Solution concentrée d’acide sulfurique : 2 H + ; SO 4 2 - Électrode en plomb recouverte d’oxyde de plomb On relie les bornes par un circuit électrique mA COM A R

8 Décharge de l'accumulateur au plomb Électrode en plomb Solution concentrée d’acide sulfurique : 2 H + ; SO 4 2 - Électrode en plomb recouverte d’oxyde de plomb L’ampèremètre mesure une intensité positive mA COM A R i i i

9 Décharge de l'accumulateur au plomb Électrode en plomb Solution concentrée d’acide sulfurique : 2 H + ; SO 4 2 - Électrode en plomb recouverte d’oxyde de plomb Cela permet de définir les polarités des bornes mA COM A R i i i

10 Décharge de l'accumulateur au plomb Électrode en plomb Solution concentrée d’acide sulfurique : 2 H + ; SO 4 2 - Électrode en plomb recouverte d’oxyde de plomb Dans le circuit électrique, le courant est du à la circulation des électrons mA COM A R i i i e-e- e-e-

11 Décharge de l'accumulateur au plomb Les électrons sont libérés par l’oxydation du plomb mA COM A R i i i e-e- e-e- Oxydation Pb = Pb 2+ + 2 e - 2e - Pb 2+ Pb

12 Décharge de l'accumulateur au plomb Cela consomme le plomb de l’électrode mA COM A R i i i e-e- e-e- Oxydation Pb = Pb 2+ + 2 e - 2e - Pb 2+ Pb

13 Décharge de l'accumulateur au plomb Cela consomme le plomb de l’électrode mA COM A R i i i e-e- e-e- Oxydation Pb = Pb 2+ + 2 e - 2e - Pb 2+ Pb

14 Décharge de l'accumulateur au plomb Les électrons sont consommés par la réduction de l’oxyde de plomb mA COM A R i i i e-e- e-e- Réduction PbO 2 + 4 H + + 2 e - = Pb 2+ + 2 H 2 O 2e - Pb 2+ PbO 2 Oxydation Pb = Pb 2+ + 2 e - 2e - Pb 2+ Pb

15 Décharge de l'accumulateur au plomb Cela consomme l’oxyde de plomb qui recouvre l’électrode mA COM A R i i i e-e- e-e- Réduction PbO 2 + 4 H + + 2 e - = Pb 2+ + 2 H 2 O Oxydation Pb = Pb 2+ + 2 e - 2e - Pb 2+ PbO 2 2e - Pb 2+ Pb

16 Décharge de l'accumulateur au plomb Cela consomme l’oxyde de plomb qui recouvre l’électrode mA COM A R i i i e-e- e-e- Réduction PbO 2 + 4 H + + 2 e - = Pb 2+ + 2 H 2 O Oxydation Pb = Pb 2+ + 2 e - 2e - Pb 2+ PbO 2 2e - Pb 2+ Pb

17 Décharge de l'accumulateur au plomb Cela permet de définir la nature des électrodes mA COM A R i i i e-e- e-e- Réduction PbO 2 + 4 H + + 2 e - = Pb 2+ + 2 H 2 O Oxydation Pb = Pb 2+ + 2 e - CATHODE ANODE 2e - Pb 2+ PbO 2 2e - Pb 2+ Pb

18 L’ANODE est l’électrode sur laquelle se produit l’OXYDATION. La CATHODE est l’électrode sur laquelle se produit la REDUCTION.

19 Oxydation à l’anode Pb = Pb 2+ + 2 e - L’équation est celle du fonctionnement spontané : Équation PbO 2 + Pb + 4 H + = 2 Pb 2+ + 2 H 2 O Décharge de l'accumulateur au plomb Réduction à la cathode PbO 2 + 4 H + + 2 e - = Pb 2+ + 2 H 2 O borne -borne + La décharge de l’accumulateur au plomb consomme les solides des électrodes et des ions H + de l’électrolyte (le pH augmente).

20 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

21 Charge de l'accumulateur au plomb Électrode en plomb Solution concentrée d’acide sulfurique : 2 H + ; SO 4 2 - Électrode en 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

22 Charge de l'accumulateur au plomb Électrode en plomb Solution concentrée d’acide sulfurique : 2 H + ; SO 4 2 - Électrode en plomb recouverte d’oxyde de plomb Le générateur impose le sens du courant générateur i i

23 Charge de l'accumulateur au plomb Électrode en plomb Solution concentrée d’acide sulfurique : 2 H + ; SO 4 2 - Électrode en plomb recouverte d’oxyde de plomb générateur Dans le circuit électrique, le courant est du à la circulation des électrons e-e- e-e- i i

24 Charge de l'accumulateur au plomb générateur Les électrons sont consommés par la réduction des ions plomb II e-e- e-e- i i Réduction Pb 2+ + 2 e - = Pb 2e - Pb 2+ Pb

25 Charge de l'accumulateur au plomb générateur Cela forme du plomb solide qui se dépose sur l’électrode e-e- e-e- i i Réduction Pb 2+ + 2 e - = Pb 2e - Pb 2+ Pb

26 Charge de l'accumulateur au plomb générateur Cela forme du plomb solide qui se dépose sur l’électrode e-e- e-e- i i Réduction Pb 2+ + 2 e - = Pb 2e - Pb 2+ Pb

27 Charge de l'accumulateur au plomb générateur e-e- e-e- i i Réduction Pb 2+ + 2 e - = Pb Oxydation Pb 2+ + 2 H 2 O = PbO 2 + 4 H + + 2 e - 2e - Pb 2+ PbO 2 Les électrons sont libérés par l’oxydation des ions plomb II 2e - Pb 2+ Pb

28 Charge de l'accumulateur au plomb générateur e-e- e-e- i i Réduction Pb 2+ + 2 e - = Pb Oxydation Pb 2+ + 2 H 2 O = PbO 2 + 4 H + + 2 e - Cela forme de l’oxyde de plomb qui se dépose sur l’électrode 2e - Pb 2+ PbO 2 2e - Pb 2+ Pb

29 Charge de l'accumulateur au plomb générateur e-e- e-e- i i Réduction Pb 2+ + 2 e - = Pb Oxydation Pb 2+ + 2 H 2 O = PbO 2 + 4 H + + 2 e - Cela forme de l’oxyde de plomb qui se dépose sur l’électrode 2e - Pb 2+ PbO 2 2e - Pb 2+ Pb

30 Charge de l'accumulateur au plomb générateur e-e- e-e- i i Réduction Pb 2+ + 2 e - = Pb Oxydation Pb 2+ + 2 H 2 O = PbO 2 + 4 H + + 2 e - Cela permet de définir la nature des électrodes CATHODE ANODE 2e - Pb 2+ PbO 2 2e - Pb 2+ Pb

31 L’ANODE est l’électrode sur laquelle se produit l’OXYDATION. La CATHODE est l’électrode sur laquelle se produit la REDUCTION.

32 Oxydation à l’anode Pb 2+ + 2 H 2 O = PbO 2 + 4 H + + 2 e - L’équation est celle du fonctionnement forcé : Équation 2 Pb 2+ + 2 H 2 O = PbO 2 + Pb + 4 H + Charge de l'accumulateur au plomb Réduction à la cathode Pb 2+ + 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).

33 L'accumulateur au plomb Décharge spontanée pile anode - de la pile cathode + de la pile Charge forcée récepteur cathode reliée au - du générateur anode reliée au + du générateur transformation type de dipôle électrode de Pb électrode de PbO 2

34 L'accumulateur au plomb Décharge spontanée générateur anode - de la pile cathode + de la pile Charge forcée récepteur cathode reliée au - du générateur anode reliée au + du générateur transformation type de dipôle électrode de Pb électrode de PbO 2

35 L'accumulateur au plomb Décharge spontanée générateur anode - de la pile cathode + de la pile Charge forcée récepteur cathode reliée au - du générateur anode reliée au + du générateur transformation type de dipôle électrode de Pb électrode de PbO 2

36 L'accumulateur au plomb Décharge spontanée générateur anode - de la pile cathode + de la pile Charge forcée récepteur cathode reliée au - du générateur anode reliée au + du générateur transformation type de dipôle électrode de Pb électrode de PbO 2

37 Les accumulateurs Il 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).