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Principe électrochimique de la décharge d'une batterie au plomb

La décharge d'une batterie repose sur la théorie des réactions d'oxydo-réduction.



Dans un accumulateur au plomb, les couples oxydants-réducteurs mis en jeu sont les couples PbO2/Pb2+ et Pb2+/Pb, dont les potentiels sont indiqués ci-dessous (par rapport à la référence H+/H2) :

Potentiel électrochimique des couples oxydant-réducteur dans une batterie au plomb lors de la décharge
Ainsi, l’oxydant le plus fort est l’oxyde de plomb (PbO2). Celui-ci va se réduire en l’ion Pb2+ selon la demi-équation de réduction suivante :

PbO2 + 4 H3O+ + 2 e- → Pb2+ + 6 H2O


De même, le réducteur le plus fort est le plomb (Pb). Celui-ci va s’oxyder en l’ion Pb2+ selon la demi-équation d’oxydation suivante :

Pb → Pb2+ + 2 e-


On obtient la réaction d’oxydoréduction suivante :

PbO2 + 4 H3O+ + Pb + 2 e- → Pb2+ + 6 H2O + Pb2+ + 2 e-


Certains éléments s’annulent de part et d’autres de l’équation, et on obtient finalement :

PbO2 + 4 H3O+ + Pb → 2 Pb2+ + 6 H2O
           



Nous constatons que la réaction d’oxydation libère un électron. Cet électron peut être utilisé par l’oxyde de plomb (PbO2) afin d’enclencher la réaction de réduction. Pour cela, on réalise une connexion électrique entre l’anode et la cathode permettant la circulation des électrons. Ce processus est illustré sur le schéma ci-dessous :

Processus chimique de la décharge d'une batterie


L’anode en plomb perd donc petit à petit sa masse. Egalement la masse d’oxyde de plomb (PbO2) diminue :

Processus chimique de la décharge d'une batterie. La masse des électrodes diminue lors de la décharge