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铅酸蓄电池充放电工作原理

铅酸蓄电池充放电工作原理
通过以前的介绍我们知道一个基本的铅酸蓄电池是由正、负极板浸润在它们之间的电解液中组成的。说的更细致一点,正极板和负极板与电解液形成各自的„半电池‟。在各自的半电池构造里正极板具有正电势、负极板具有负电势。基本单电池可以看作上述两个„半电池‟按正极板-电解液——电解液-负极板组合而成,
正、负相对电势为2V,6个单电池串联在一起就是电动车常用的12V电池。 
    铅酸蓄电池充满电时,正极板上的物质是二氧化铅(PbO2),负极板上的物质是绒状的铅(Pb),电解液硫酸(H2SO4)的密度约为1.33g/cm3(指电动车用铅酸蓄电池,其他用途铅酸蓄电池密度稍低)。     在放电过程中,通过放电回路正极板上的二氧化铅得到电子,负极板上的铅失去电子,分别产生二价铅(Pb2+)并且与电解液中的硫酸作用,在各自极板上沉淀为硫酸铅(PbSO4);析出的氧离子和氢离子化和成水。随着放电的进行,电解液浓度下降,正、负极板上的硫酸铅逐渐积累。当这个过程发展到一定的程度,放电极化现象越来越重,正极板的电势越来越趋向于负,负极板电势越来越趋向于正,电解液中
硫酸的密度越来越低,电池的电压低到终止电压,放电就必须终止。 
    在充电过程中,溶液中的二价铅离子将电子传给外电路氧化为正四价铅(Pb4+),同时电解液水(HO2)中的氧离子和正四价铅进入正极板的二氧化铅晶格。由于溶液中的二价铅被消耗,于是正极板上的硫酸铅不断溶解,二氧化铅不断生成;负极板上的硫酸铅先溶解成二价铅和硫酸根(SO4),二价铅接受充电回路传来的电子在负极板上还原成铅。同时电解液中留下的氢和硫酸根合成硫酸。随着充电的进行,极板上的硫酸铅逐步溶解,电解液浓度不断提高。当这个过程进行到一定程度,充电极化现象越来越重,正、负极板先后分别析出氧和氢,充电电流越来越多的产生水解,电解液中硫酸密度越来越高,正极板电势趋
向最正,负极板电势趋向最负,电池电压不断升高,最终恢复到上述充满电的状态。

铅酸电池工作原理:铅酸电池中的正极(PbO2)和负极(Pb)浸入电解液(稀硫酸)中,两电极之间会产生2V的功率。这是基于铅酸电池的原理。充放电后,阳极、阴极和电解液会发生如下变化。

当电池连接到外部电路进行放电时,稀硫酸会与阴极和阳极板上的活性物质发生反应,生成新的化合物硫酸铅。硫酸成分通过放电从电解液中释放出来,放电时间越长,硫酸浓度越低。消耗的成分与排放量成正比。只要测量电解液中硫酸的浓度,即测量其比重,就可以知道放电量或残留量。

由于充电时阳极板和阴极板上产生的硫酸铅会分解还原为硫酸、铅和过氧化铅,电池中电解液的浓度会逐渐增加,即电解液比重会增加,逐渐恢复到放电前的浓度。这种变化表明电池中的活性物质已经减少到可以再次供电的状态。当两极的硫酸铅还原成原来的活性物质,等于充电结束,阴极板就会产生氢气。