淺析鉛酸電池充放電工作原理

我們了解一個基本的鉛酸電池是由正、負極板浸潤在它們之間的電解液中組成的。說的更細致一點，正極板和負極板與電解液形成各自的‘半電池’。在各自的半電池構造里正極板具有正電勢、負極板具有負電勢。基本單電池可以看作上述兩個‘半電池’按正極板-電解液——電解液-負極板組合而成，正、負相對電勢為2V，6個單電池串聯在一起就是常用的12V電池。鉛酸電池洋溢電時，正極板上的物質是二氧化鉛（PbO2）,負極板上的物質是絨狀的鉛（Pb）,電解液硫酸（H2SO4）的密度約為1.33g/cm3（指電動車用鉛酸電池，其他用途鉛酸電池密度稍低）。在放電過程中，通過放電回路正極板上的二氧化鉛得到電子，負極板上的鉛失去電子，分別萌生二價鉛（Pb2+）并且與電解液中的硫酸作用，在各自極板上沉淀為硫酸鉛（PbSO4）；析出的氧離子和氫離子化和成水。隨著放電的進行，電解液濃度下降，正、負極板上的硫酸鉛逐漸積累。當這個過程發展到一定的程度，放電極化現象越來越重，正極板的電勢越來越趨向于負，負極板電勢越來越趨向于正，電解液中硫酸的密度越來越低，電池的電壓低到終止電壓，放電就非得終止。

在充電過程中，溶液中的二價鉛離子將電子傳給外電路氧化為正四價鉛（Pb4+），同時電解液水（HO2）中的氧離子和正四價鉛進入正極板的二氧化鉛晶格。由于溶液中的二價鉛被消耗，于是正極板上的硫酸鉛不斷溶解，二氧化鉛不斷生成；負極板上的硫酸鉛先溶解成二價鉛和硫酸根（SO4），二價鉛接受充電回路傳來的電子在負極板上還原成鉛。同時電解液中留下的氫和硫酸根合成硫酸。隨著充電的進行，極板上的硫酸鉛逐步溶解，電解液濃度不斷提高。當這個過程進行到一定程度，充電極化現象越來越重，正、負極板先后分別析出氧和氫，充電電流越來越多的萌生水解，電解液中硫酸密度越來越高，正極板電勢趨向最正，負極板電勢趨向最負，電池電壓不斷升高，最終恢復到上述洋溢電的狀態。

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