La batteria al piombo è uno dei sistemi di accumulo di energia più antichi ed ampiamente utilizzati, nota per la sua robustezza, versatilità e costi relativamente contenuti. Questo tipo di batteria è stato sviluppato nel XIX secolo e da allora ha trovato applicazione in numerosi settori, dalla mobilità elettrica all'energia rinnovabile, fino ai sistemi di emergenza e di backup. Le batterie al piombo sono caratterizzate dalla loro capacità di fornire elevate correnti di avviamento, rendendole ideali per l'uso in veicoli a motore e in applicazioni industriali.

Le batterie al piombo funzionano attraverso una reazione chimica tra piombo e acido solforico, generando elettricità. All'interno di una batteria al piombo, sono presenti piastre di piombo immerse in una soluzione di acido solforico diluito. Quando la batteria è in fase di carica, il piombo (Pb) delle piastre reagisce con il solfato di piombo (PbSO₄) e l'acido solforico (H₂SO₄), generando elettricità e formando ossido di piombo (PbO₂) sulle piastre positive e solfato di piombo sulle piastre negative. Durante la scarica, la reazione si inverte, restituendo energia elettrica al circuito esterno.

Esistono diverse tipologie di batterie al piombo, tra cui le batterie al piombo-acido convenzionali, le batterie a ciclo profondo e le batterie al piombo-gel. Le batterie convenzionali sono le più diffuse e vengono utilizzate principalmente per l'avviamento dei motori. Le batterie a ciclo profondo, invece, sono progettate per resistere a cicli di carica e scarica ripetuti, il che le rende ideali per applicazioni come i sistemi di energia rinnovabile e i veicoli elettrici. Le batterie al piombo-gel, infine, contengono un elettrolita in forma gelificata, che le rende più sicure e meno soggette a fuoriuscite di acido.

Un esempio di utilizzo delle batterie al piombo è nel settore automobilistico, dove vengono comunemente impiegate per avviare i motori. Le batterie al piombo-acido forniscono la potenza necessaria per avviare il motore e alimentare i sistemi elettrici del veicolo durante l'avviamento. Un'altra applicazione comune delle batterie al piombo è nei sistemi di backup per alimentazione ininterrotta (UPS), dove forniscono energia nei momenti di blackout o interruzioni di corrente. Inoltre, nel settore delle energie rinnovabili, le batterie al piombo vengono utilizzate per immagazzinare l'energia generata da pannelli solari o turbine eoliche, permettendo un utilizzo dell'energia anche quando la fonte di produzione non è attiva.

La capacità di una batteria al piombo è espressa in ampere-ora (Ah), che indica la quantità di carica che la batteria può immagazzinare e fornire nel tempo. Ad esempio, una batteria da 100 Ah può teoricamente fornire 5 ampere per 20 ore prima di esaurirsi. Tuttavia, la capacità reale di una batteria al piombo dipende da vari fattori, tra cui la temperatura, il tasso di scarica e la profondità di scarica. La formula per calcolare la capacità di una batteria è la seguente:

\[ C = I \times t \]

dove \( C \) è la capacità in ampere-ora, \( I \) è la corrente in ampere e \( t \) è il tempo in ore. È importante notare che le batterie al piombo non dovrebbero essere scaricate completamente, poiché ciò può danneggiarle e ridurre la loro vita utile. Generalmente, si consiglia di non scaricare una batteria al piombo sotto il 50% della sua capacità per garantire una lunga durata.

Nel corso della storia, diverse figure e aziende hanno contribuito allo sviluppo e al miglioramento delle batterie al piombo. Il primo inventore della batteria al piombo fu il chimico britannico Frederick Guthrie, che nel 1860 sviluppò un prototipo di batteria al piombo-acido. Tuttavia, fu il francese Gaston Planté a realizzare la prima batteria al piombo praticabile nel 1867, introducendo un design a piastre che ha influenzato il design delle batterie moderne. Nel 1881, l'inventore americano Thomas Edison contribuì al miglioramento delle batterie al piombo, sviluppando una versione a ciclo profondo che ha trovato applicazione in vari settori.

Nel XX secolo, le batterie al piombo hanno continuato a evolversi, con l'introduzione di tecnologie come le batterie a valvola regolata (VRLA) e le batterie al piombo-gel. Queste innovazioni hanno migliorato la sicurezza e l'efficienza delle batterie, riducendo il rischio di fuoriuscite di acido e aumentando la loro durata. Oggi, le batterie al piombo sono prodotte da numerosi produttori in tutto il mondo, con marchi noti come Exide, Yuasa e Bosch che offrono una vasta gamma di prodotti per diverse applicazioni.

La produzione di batterie al piombo ha anche visto l'implementazione di pratiche di riciclaggio, poiché il piombo è un materiale tossico e il suo smaltimento deve essere gestito con attenzione. Fortunatamente, le batterie al piombo sono altamente riciclabili, e si stima che oltre il 95% dei materiali utilizzati nella produzione di batterie al piombo possa essere recuperato e riutilizzato. Questo aspetto rappresenta un'importante considerazione ambientale, rendendo le batterie al piombo una scelta più sostenibile rispetto ad altre tecnologie di accumulo di energia.

In sintesi, le batterie al piombo rappresentano una tecnologia consolidata e versatile per l'accumulo di energia, trovando applicazione in numerosi settori. La loro capacità di fornire alte correnti, la robustezza e il costo relativamente contenuto le rendono una scelta popolare sia per gli utenti domestici che per le applicazioni industriali. Con l'evoluzione delle tecnologie e delle pratiche di riciclaggio, le batterie al piombo continueranno a svolgere un ruolo fondamentale nel panorama energetico globale, contribuendo a una transizione verso un futuro energetico più sostenibile.