铅酸蓄电池原理

什么是铅酸蓄电池

所谓蓄电池即是贮存化学能量，于必要时放出电能的一种电气化学设备。

铅酸蓄电池的构成

构成铅酸蓄电池之主要部分如下：
正极板(过氧化铅.PbO2)：以结晶细密、疏松多孔的二氧化铅作为储存电能的物质，正常为红褐色
负极板(海绵状铅.Pb)：以海绵状的金属铅作为储存电能的物质，正常为灰色
电解液(稀硫酸：硫酸+约37%水)：铅酸蓄电池用纯净的稀硫酸作为电解液，比重一般在1.2~1.3g/ml之间，电解液的主要作用是参加极板上的化学反应、导通离子和降低电池反应时的温度。
电池外壳：耐酸性强，兼具机械性强度。电动车用的蓄电池外壳乃使用材质强韧之合成树脂经特殊处理制成，其机械性强度特别强，上盖亦使用相同材质，以热熔接着。
隔离板：能防止阴、阳极板间产生短路，但不会妨碍两极间离子的流通。而且经长时间使用，也不会劣化，或释放杂质。铅蓄电池一般都使用胶质隔离板。
其它(液口栓.盖子等)：液口栓的功能为排出充电时所产生的气体及补充纯水，测定比重。

铅酸蓄电池原理

铅酸蓄电池充放电时，两极活性物质随着体积的变化而反复膨胀与收缩，铅蓄电池内的阳极(PbO2)及阴极(Pb)浸到电解液(稀硫酸)中，两极间会产生2V的电力，这是根据铅蓄电池原理，经由充放电，则阴阳极及电解液即会发生如下的变化：

PbO2 + 2H2SO4 + Pb ---> PbSO4 + 2H2O + PbSO4 (放电反应)
PbSO4 + 2H2O + PbSO4 ---> PbO2 + 2H2SO4 + Pb (充电反应)

1. 放电中的化学变化
蓄电池连接外部电路放电时，稀硫酸即会与阴、阳极板上的活性物质产生反应,生成新化合物『硫酸铅』。经由放电硫酸成分从电解液中释出，放电愈久，硫酸浓度愈稀薄。所消耗之成份与放电量成比例，只要测得电解液中的硫酸浓度，亦即测其比重，即可得知放电量或残余电量。 　

2. 充电中的化学变化
由于放电时在阳极板，阴极板上所产生的硫酸铅会在充电时被分解还原成硫酸,铅及过氧化铅,因此电池内电解液的浓度逐渐增加, 亦即电解液之比重上升，并逐渐回复到放电前的浓度，这种变化显示出蓄电池中的活性物质已还原到可以再度供电的状态，当两极的硫酸铅被还原成原来的活性物质时，即等于充电结束，而阴极板就产生氢，阳极板则产生氧，充电到最后阶段时，电流几乎都用在水的电解，因而电解液会减少，此时应以纯水补充之。

铅酸蓄电池正常工作的条件

1.电极反应可逆；
2.氢气和氧气在电极上具有较高的过电位才有可能使电池正常充放电；
3.放电产物PbSO4在H2SO4水溶液中的溶解度较低。