铅酸电池的工作原理及特性

2021-05-21      1683 次浏览

1)放电


把正、负极板互不接触而浸入容器的电解液中,在容器外用导线和灯泡把两种极板连接起来,如图(a)所示,此时灯泡亮,因为二氧化铅板和铅板都与电解液中的硫酸起了化学变化,使两种极板之间出现了电动势(电压),在导线中有电流流过,即化学能变成了使灯泡发光的电能。这种由于化学反应而输出电流的过程称为蓄电池放电。


放电时,正负极板上的活性物质都与硫酸发生了化学变化,生成硫酸铅PbSo4。当两极板上大部分活性物质都变成了硫酸铅后,蓄电池的端电压就下降。当端电压降到1.8-1.75V以后,放电不宜继续下去,此时两极板间的电压称为终止放电电压。整个放电过程中,蓄电池中的硫酸逐渐减少而形成水,硫酸的浓度减少,电解液比重降低。蓄电池内阻增大,电动势下降,端电压也随之减小,此时,正极板为浅褐色,负极板为深灰色。


2)充电


假如把外电路中的灯泡换成直流电源,即直流发电机或硅整流设备,并且把正极板接外电源的正极,负极板接外电源的负极,如(b)所示,当外接电源的端电压高于蓄电池的电势时,外接电源的电流就会流人蓄电池。电流的方向刚好与放电时的电流方向相反,于是在蓄电池内就出现了与上述相反的化学反应,就是说硫酸从极板中析出。正极板又转化为二氧化铅,负极板又转化为纯铅,而电解液中硫酸增多,水减少。经过这种转化,蓄电池两极之间的电动势又恢复了,蓄电池又具备了放电条件。这时,外接电源的电能充进了蓄电池变成化学能而贮存了起来,这种过程称为蓄电池充电。充电过程使硫酸铅小晶块分别还原为二氧化铅(正极板)和铅绵(负极板),极板上的硫酸铅消失。由于充电反应逐渐深入到极板上活性物质内部。硫酸浓度就新增,水分减少,溶液的密度增大,内阻减少,电势增大,端电压随之上升。


3)蓄电的自放电现象


由于电解液所含金属杂质沉淀在负极板上,以及极板本身活性物质中也含有金属杂质。此,在负极板上形成局部的短路,形成了蓄电池自放电现象。通常在一昼夜内,蓄电池由于自放电,将使其容量减少0.5%--1%。自放电现象也随着电解液的温度、比重和使用时间的上升而新增。


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