浅析铅酸蓄电池充放电工作原理

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。