Les caractéristiques des batteries plomb-acide sont indiquées ici.

Les batteries plomb-acide sont bon marché et servent principalement de batterie de démarrage dans les voitures. Une autre fonction sont les alimentations de secours (éclairage de secours, systèmes d'alarme, UPS). Ces batteries doivent être maintenues en charge (float charge) ou être rechargées après emploi car elles se déteriorent en quelques jours si on les laisse en état déchargé: c'est le sulfatage, le colmatage des électrodes par le sulfate de plomb. C'est une réaction pratiquement irréversible.

Les batteries existent soit avec electrolyte liquide (acide sulfurique dilué), soit en construction étanche où l'acide est gélifié.

Ces batteries ont une tension d'élément d'environ 2V et ne peuvent donc pas être utilisées à la place de piles classiques. Il s'agit de toute façon d'éléments assez volumineux.

Les électrodes se composent d'une grille en plomb. De la pâte de plomb est comprimée dans la grille, formant une plaque friable. Les électrodes sont séparées par un isolant poreux laissant passer les ions. Les séparateurs compriment les plaques pour réduire les pertes de plomb. Chaque électrode se compose de plusieurs plaques pour augmenter la surface active et donc le courant qui peut être fourni. Il y a chaque fois une plaque positive, un séparateur, une plaque négative, un séparateur, une plaque positive, et ainsi de suite.

Un pèse-acide permet de mesurer l'état de chaque élément individuel
...pour autant que l'électrolyte soit accessible.

L'electrolyte participe à la réaction et la concentration de l'acide change pendant la charge. Il est ainsi possible de déterminer la charge de la batterie en mesurant la concentration de l'électrolyte (avec un pèse-acide). Le changement de concentration provoque aussi une différence de tension par élément: un élément chargé a une tension au repos de 2.1V. C'est une différence notable avec les batteries nickel-fer dont la tension au repos reste pratiquement constante quel que soit l'état de la charge.

Les électrodes se dégradent à la longue: les électrodes grossissent et se réduisent lors de la charge et la décharge, produisant des déformations (l'ion sulfate est absorbé par les électrodes). De la poussière de sulfate de fer se détache des électrodes et tombe au fond de l'élément, réduisant la capacité. Pour réduire les contraintes mécaniques sur les électrodes, on recommande de garder la batterie chargée à plus de 80% (cela est surtout valable pour les batteries de démarrage).

Malgré tout, la durée de vie d'une batterie au plomb est limitée, même si elle est utilisée correctement. L'acide attaque le plomb, c'est pour cela qu'on utilise une concentration en acide spécifique pour pouvoir fournir assez de courant, mais pas pour que les éléments ne soient détruits. Les batteries utilisées dans les pays chauds ont une concentration en acide moins forte (la chaleur augmente la destruction des plaques).

Même avec une capacité très réduite, la batterie est capable de fournir un courant important. Il n'est donc pas possible de controler l'état de la batterie en vérifiant que le démarrage se fait correctement. Et puis brusquement, quand il fait plus froid et que le démarrage est plus dur, la batterie flanche d'un coup.

Comparé aux autres types de batteries, c'est un type de batterie qui a une faible capacité et une durée de vie limitée, mais la batterie est très bon marché. Au début de l'automobile, on utilisait tout aussi bien des batteries au nickel-fer très résistantes, mais plus chères. Les deux types de batteries étaient même interchangeables, les batteries fournissant 6V. Le marché a évidemment décidé pour les batteries au plomb moins chères et qui s'usent plus vite.

A gauche un ancien densimètre (pèse acide) assez générique, utilisé il y a très longtemps à la Marine Belge pour mesurer l'état de charge des batteries plomb-acide. L'indication semble être en degrés Baumé, une unité de mesure qui n'est plus utilisée depuis les années 1960. Les indicateurs plus récents ont une graduation qui indique l'état de charge de l'accu et ont un tuyau pour aspirer l'acide de l'élément. La densité de l'acide des batteries tropicalisées est plus faible pour éviter une usure prématurée de la batterie.

Paramètres d'un accu

Pour mesurer l'état de charge d'une batterie acide-plomb, il suffit en théorie de mesurer la tension à vide. La tension diminue en effet quand la charge diminue. La tension dépend de la concentration en acide de l'électrolyte, et quand l'accu est déchargé, la concentration est moindre. Mais quand l'accu a été utilisé récemment, la mesure n'est pas fiable. Pour bien faire, il faut laisser reposer l'accu pendant 4 heures avant de mesurer la tension.

La mesure de la capacité devrait être simple: on charge l'accu et puis on le fait débiter un courant de 0.05C (1/20 de la capacité nominale). On mesure la capacité quand la tension passe sous 10.5V pour une batterie de 12V. La procédure est lente et n'est pas recommandée pour les accus au plomb (elle use l'accu). De plus, des mesures consécutives donnent des résultats variables (c'est un phénomène propre aux accus au plomb-acide). Cette méthode n'est pas très fiable non plus et néfaste pour l'accu.

Le courant maximal que l'accu peut fournir est assez simple à mesurer: on refroidit l'accu à -18° pendan 24 heures et puis on lui fait débiter son courant maximal (CCA ou cold cranking ampères). Il y a différentes normes (les normes américaines sont moins sévères). La batterie doit pouvoir fournir le courant CCA pendant au moins 30 secondes sans que la tension ne chute sous 9.6V.

Il est donc assez difficile de mesurer l'état de santé d'un accu au plomb de façon correcte. L'état de santé de l'accu est déterminé par la capacité et le courant maximal que l'accu peut débiter. Un accu avec une capacité réduite peut encore fournir un courant important, c'est la raison pour laquelles les accus de voiture tombent brusquement en panne. La veille l'accu pouvait encore faire démarrer normalement la voiture, mais aujourd'hui il fait un peu plus froid, le démarrage est un peu plus long et l'accu tombe brusquement en panne. La capacité diminue assez linéairement au fil des années (si utilisation correcte), mais brusquement la capacité est devenue trop faible pour faire démarrer un moteur.

Les mesureurs de l'état de santé dune batterie au plomb utilisent plusieurs méthodes pour déterminer rapidement l'état de l'accu. Il faut indiquer le type d'accu, car chaque type d'accu a des caractéristiques différentes. Certains appareils impriment le résultat, voir à droite.