放電將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能,充電時(shí)將電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能,有兩個(gè)極板,一個(gè)是鉛板,一個(gè)是二氧化鉛板,極間有稀硫酸液,放電時(shí)兩個(gè)極板上都聚集了大量的硫酸鉛,充電時(shí)極板又恢復(fù)成二氧化鉛和鉛,硫酸鉛是會(huì)結(jié)晶的,結(jié)晶的硫酸鉛會(huì)導(dǎo)致極板間枝連或不能參加化學(xué)反應(yīng)而使儲(chǔ)電量下降或充不足電,所以要很好地保養(yǎng)電池,不能長(zhǎng)期處于低電量狀態(tài)也不能長(zhǎng)時(shí)間大電流放電使大量的硫酸鉛結(jié)晶枝連!
(1)閥控式密封鉛酸蓄電池在充放電過程中的化學(xué)反應(yīng)如下:
放電
PbO2 + 2H2SO4 + Pb PbSO4 + 2H2O + PbSO4
充電
(二氧化鉛) (硫酸) (海綿狀鉛) (硫酸鉛) (水) (硫酸鉛)
正極活物質(zhì) 電解液 負(fù)極活物質(zhì) 正極活物質(zhì) 電解液 負(fù)極活物質(zhì)
放電時(shí)
充電時(shí)
正極板的二氧化鉛和負(fù)極板的海綿狀鉛與電解液中的硫酸反應(yīng),生成硫酸鉛,電解液中的硫酸濃度降低
硫酸鉛通過氧化還原反應(yīng)分別恢復(fù)成二氧化鉛和海綿狀鉛,電解液中的硫酸濃度增大。
(2)實(shí)現(xiàn)電池密封的設(shè)計(jì)原理:
解決方案 防止因過充電導(dǎo)致水分解而引起電解液的減少 實(shí)現(xiàn)電池的密封
(3)活性物質(zhì)
設(shè)計(jì)正、負(fù)極板活物質(zhì)在充電過程中的異步復(fù)原反應(yīng),即當(dāng)正極板活物質(zhì)完全充電恢復(fù)后,負(fù)極板活物質(zhì)還未完全轉(zhuǎn)變?yōu)楹>d狀鉛,這樣,充電末期當(dāng)正極開始產(chǎn)生氧氣時(shí),負(fù)極板還未變成完全充電狀態(tài),可以最大限度抑制氫氣的產(chǎn)生。
(4)隔板:設(shè)計(jì)隔板達(dá)到以下4個(gè)主要目的
① 保持正、負(fù)極板絕緣;
② 吸附電解液,保持電解液不流動(dòng)及負(fù)極板處于濕潤(rùn)狀態(tài);
③ 高孔隙度,使正極產(chǎn)生的氧氣容易通過到達(dá)負(fù)極板;
④ 隔板中加入適量粗纖維,保持隔板長(zhǎng)時(shí)間具備良好的彈性。
(5)充電末期電極反應(yīng)
正極產(chǎn)生的氧氣,與負(fù)極活物質(zhì)和稀硫酸進(jìn)行反應(yīng),使負(fù)極板的一部分處于去極化狀態(tài),從而抑制了氫氣的產(chǎn)生。
充電末期的電極反應(yīng)如下:
A、正極板的反應(yīng)(產(chǎn)生氧氣)
① 2H2O → O2 + 4H+ + 4e-
(通過隔板移向負(fù)極板表面)
B、負(fù)極板的反應(yīng)
② 2Pb + O2 → 2PbO (海綿狀鉛與氧氣發(fā)生反應(yīng))
③ 2PbO + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O (PbO與電解液發(fā)生反應(yīng))
(參與①的反應(yīng))
④ 2PbSO4 + 4H+ + 4e- → 2Pb + 2H2SO4 (PbSO4 的還原)
(參與②的反應(yīng)) (參與③的反應(yīng))
C、負(fù)極板的總反應(yīng):O2 + 4H++ 4e-→ 2H2O
總之,充電過程產(chǎn)生的氧氣能夠迅速與負(fù)極板上充電狀態(tài)下的活物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)變成水,結(jié)果基本沒有
水份的損失,密封成為可能。