铅酸电池是最古老的可充电电池之一。这些电池是在 1859 年由法国物理学家 Gaston Plante 发明的。
尽管具有较小的能量体积比和非常低的能量重量比,但其提供高浪涌内容的能力表明电池具有相对较大的功率重量比。
铅酸电池可归类为二次电池。二次电池中发生的化学反应是可逆的。在这些电池中产生电流的反应物(通过化学反应)可以通过使电流通过电池(充电)来再生。
从二次电池中提取电流的化学过程(正向反应)称为放电。使活性物质再生的方法称为充电。
当电池放电时,它充当原电池并发生以下化学反应。
消极的:
Pb(s) + HSO 4 – + H 2 O(l) –> 2e – + PbSO 4 (s) + H 3 O + (aq) (氧化)
积极的:
PbO 2 (s) + HSO 4 – (aq) + 3H 3 O + (aq) + 2e – –> PbSO 4 (s) + 5H 2 O(l)(还原)
铅酸蓄电池放电
硫酸铅在两个电极上形成。在完全反应中也转移了两个电子。铅酸电池装在厚橡胶或塑料外壳中,以防止腐蚀性硫酸泄漏。
铅放电电池中存在的硫酸会分解,需要更换。有时,板块会自行改变其结构。最终,电池的效率会降低,应该充电或更换。
铅酸电池充电
当汽车电池在放电状态下花费相当长的时间时,积聚的硫酸铅可能变得极难去除。这就是铅酸电池必须尽快充电(以防止硫酸铅积聚)的原因。铅蓄电池的充电通常通过提供外部电流源来完成。
插入与铅酸电池相连的插头,化学反应以相反的方向进行。如果电池(或电池的某些其他成分)中的硫酸发生分解,充电过程可能会变得低效。因此,建议定期检查电池。
铅酸电池充电时发生的化学反应如下所示。
2e – + PbSO 4 (s) + H 3 O + (aq) –> Pb(s) + HSO 4 – + H2O(l)(还原)
PbSO 4 (s) + 5H 2 O(l) –> PbO 2 (s) + HSO 4 – (aq) + 3H 3 O + (aq) + 2e – (氧化)
充电时,汽车电池的功能类似于电解池。驱动充电所需的能量来自外部来源,例如汽车发动机。同样重要的是要注意,电池过度充电可能会导致副产品的形成,例如氢气和氧气。这些气体往往会从电池中逸出,导致反应物损失。