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Principe électrochimique de la charge d'une batterie acide-plomb

La charge d’une batterie consiste à réaliser la réaction chimique inverse de la charge. Cette réaction inverse n’étant pas naturellement possible, il convient de réaliser ce qu’on appelle une réaction forcée. Pour cela, on utilise un générateur qui va forcer le passage des électrons dans le sens inverse : on appelle ce procédé électrolyse.



Réaction d'électrolyse


La réaction d’électrolyse se décompose en deux réactions :

=> Une réaction de réduction; l'oxydant le plus faible se réduit selon l'équation suivante : Ox1 + électrons → Red1

=> Une réaction d'oxydation; le réducteur le plus faible s'oxyde selon l'équation suivante : Red2 → Ox2 + électrons

La réaction d’électrolyse est alors le bilan de ces deux équations : Ox1 + Red2 → Ox2 + Red1

Principe de l'électrolyse lors de la charge d'une batterie
Principe de l'électrolyse lors de la charge d'une batterie


Cette réaction n’est pas naturelle et il convient de la forcer par la présence d’un générateur électrique.
Principe de l'électrolyse lors de la charge d'une batterie

Dans une batterie acide-plomb, les couples oxydants-réducteurs mis en jeu pour la charge sont les même que pour la décharge, c’est-à-dire les couples PbO2/Pb2+ et Pb2+/Pb, dont les potentiels sont indiqués ci-contre (par rapport à la référence H+/H2).

Ainsi, l’oxydant le plus faible est l’ion plomb (Pb2+). Celui-ci va se réduire en plomb (Pb) selon la demi-équation de réduction suivante : Pb2+ + 2 e- → Pb (1') [Réaction de réduction forcée]

De même, le réducteur le plus faible est l’ion plomb (Pb2+). Celui-ci va s’oxyder en oxyde de plomb (PbO2) selon la demi-équation d’oxydation suivante : Pb2+ + 6 H2O → PbO2 + 4 H3O++ + 2 e- (2') [Réaction d’oxydation forcée]

On obtient la réaction d’oxydoréduction forcée suivante : 2 Pb2+ + 6 H2O → Pb + PbO2 + 4 H3O++ [Réaction d’oxydo-réduction forcée]



Le processus est illustré ci-dessous :

Réaction d’oxydation forcée à l’anode (2') Réaction de réduction forcée à la cathode (1')
Réaction d’oxydation forcée à l’anode (2') - Réaction de réduction forcée à la cathode (1')


Les électrodes retrouvent donc leur masse initiale, ainsi qu’illustré ci-dessous :

Les électrodes retrouvent leur masse initiale
Les électrodes retrouvent leur masse initiale