свинцеві акумулятори є вторинними хімічними джерелами струму, які можуть використовуватися багаторазово. Активні матеріали, витрачені в процесі розряду, відновлюються при подальшому заряді.
Хімічне джерело струму являє собою сукупність реагентів (окислювача і відновника) і електроліту. Восстановитель (негативний електрод) електрохімічної системи в процесі токообразующей реакції віддає електрони і окислюється, а окислювач (позитивний електрод) відновлюється. Електролітом, як правило, є рідке хімічна сполука, що володіє хорошою іонної і малої електронною провідністю.
У свинцевому акумуляторі в токообразующіх процесах беруть участь двоокис свинцю (діоксид свинцю) РЬ02 (окислювач) позитивного електрода, губчастий свинець РЬ (відновник) негативного електрода і електроліт (водний розчин сірчаної кислоти Н2504). Активні речовини електродів представляють собою відносно жорстку дрібнопористу електронопроводящую масу з діаметром пір величиною 1,5 мкм у РЬ02 і 5-10 мкм у губчастого свинцю. Об'ємна пористість активних речовин в зарядженому стані становить близько 50%.
Частина сірчаної кислоти в електроліті диссоциирована на позитивні іони водню Н + та негативні іони кислотного залишку S042 ~. Губчастий свинець при розряді акумулятора виділяє в електроліт позитивні іони двовалентного свинцю РЬ2 +. Надлишкові електрони негативного електрода по зовнішньому ділянці замкнутому електричному ланцюзі переміщуються до позитивного електрода, де відновлюють чотирьохвалентного іони свинцю РЬ4 + до двовалентного свинцю РЬ2 +. Позитивні іони свинцю РЬ2 + з'єднуються з негативними іонами кислотного залишку S042 ~, утворюючи на обох електродах сірчанокислий свинець РЬS04 (сульфат свинцю).
При підключенні акумулятора до зарядного пристрою електрони рухаються до негативного електроду, нейтралізуючи двовалентні іони свинцю РЬ2 +. На електроді виділяється губчастий свинець РЬ. Віддаючи під впливом напруги зовнішнього джерела струму по два електрона, двовалентні іони свинцю РЬ2 + у позитивного електрода окислюються в чотирьохвалентного іони РЬ4 +. Через проміжні реакції іони РЬ4 + з'єднуються з двома іонами кисню і утворюють двоокис свинцю РЬ02.
Хімічні реакції, що відбуваються в автомобільному свинцевому акумуляторі описуються рівнянням (1):
Зміст в електроліті сірчаної кислоти і щільність електроліту зменшуються при розряді і збільшуються при заряді. За щільністю електроліту судять про ступінь розрядженого свинцевого акумулятора (2)
Витрата кислоти у позитивних електродів виходить більше, ніж у негативних. Якщо враховувати кількість води, що утворюється у позитивних електродів, то кількість кислоти, необхідне для роботи в режимі розряду, в 1,6 рази більше, ніж для негативних.
При розряді відбувається незначне збільшення обсягу електроліту, а при заряді - зменшення (близько 1 см3 на 1 А-ч). На 1 А-ч електричної ємності витрачається: при розряді - свинцю 3,86 г, діоксиду свинцю 4,44 г, сірчаної кислоти 3,67 г, а при заряді - води 0,672 г, сульфату свинцю 11,6 м