铅酸蓄电池的发展历史是怎样的？它的工作原理是什么？

铅酸蓄电池的发展历史和现状

铅酸蓄电池是1859年由普兰特(plante)发明的，至今已有一百五十年的历史。铅酸蓄电池自发明后，在化学电源中一直占有绝对优势。这是因为其原材料易于获得，价格低廉，使用上有充分的可靠性，适用于大电流放电及广泛的环境温度范围等优点。

到20世纪初，铅酸蓄电池历经了许多重大的改进，提高了能量密度、循环寿命、高倍率放电等性能。然而，开口式铅酸蓄电池有两个主要缺点：一是充电末期水会分解为氢，氧气体析出，需经常加酸、加水，维护工作繁重；二是气体溢出时携带酸雾，腐蚀周围设备，并污染环境，限制了电池的应用。近二十年来，为了解决以上的两个问题，世界各国竞相开发密封铅酸蓄电池，希望实现电池的密封，获得干净的绿色能源。

1912年ThomasEdison发表专利，提出在单体电池的上部空间使用铂丝，在有电流通过时，铂被加热，成为氢、氧化合的催化剂，使析出的H2与O2重新化合，返回电解液中。但该专利未能付诸实现：主要原因有如下三点，一是铂催化剂很快失效；二是气体不是按氢2氧1的化学计量数析出，电池内部仍有气体存在；三是存在爆炸的危险。20世纪60年代，世界各大电池公司投入大量人力物力进行开发。1969年，美国登月计划实施，密封阀控铅酸蓄电池和镉镍电池被列入月球车用动力电源，最后镉镍电池被采用，但密封铅酸蓄电池技术从此得到迅速发展。

铅酸电池的工作原理

铅酸电池是一种使用最广泛的蓄电池，它以海绵状的铅作为负极，二氧化铅作为正极，用硫酸水溶液作为电解液，它们共同参与电池的电化学反应。化学反应原理如下：

pbO2+2H++2HSO4-+pb→2pbSO4+2H2O

从反应原理可以看到，在放电时，正负极材料都与电解液中的硫酸反应生成硫酸铅，正常情况下，所生成的硫酸铅结构疏松，并且其晶体非常细小，电化学活性很高，这种活性很高的硫酸铅在充电时可以在电流作用下重新生成正极的二氧化铅和负极的海绵状铅。通过这种稳定的可逆过程，电池实现了储存电能和释放电能的作用。

放电时生成硫酸铅的过程亦称为盐化反应、硫化反应，这种硫酸盐生成后的一段时间内活性很强。如果这段时间内未充电，未能及时转化为海绵状铅和二氧化铅。随温度下降，活性的硫酸铅会再结晶成为颗粒较大的晶体。这种白色粗晶粒硫酸铅导电性能很差，难溶解，充电时也不能再很容易地还原成海绵状铅和二氧化铅，形成了不可逆的硫酸盐化，严重时，这些结晶体附着在电极表面，阻挡了电解液与涂层活性物质的反应，造成内阻增大，容量下降，电解液温度过高，O2、H2溢出而失水，电极栅板变形，活性物质脱落，单格电池短路或断路等恶性循环发生。