蓄电池的基本工作原理及放电过程分析

普通蓄电池的工作过程是一个化学能与电能相互转换的过程。当蓄电池的化学能转化为电能向外供电时，我们称之为放电过程。当蓄电池与外界电源相连而将电能转化为化学能储存起来时，我们称之为充电过程。电化学反应方程式可表示为如下形式。

放电：PbO2＋2H2SO4＋Pb＝2PbSO4＋2H2O；

充电：2PbSO4＋2H2O＝PbO2＋2H2SO4＋Pb。

蓄电池工作基本原理如图1-1-5所示。

图1-1-5　蓄电池工作基本原理

（a）放电；（b）充电

1.电动势的建立

正极板上二氧化铅电离为正四价铅离子和负二价氧离子，铅离子附着在正极板上，氧离子进入电解液中，使正极板具有2.0V 的正电位；负极板上的纯铅电离为正二价铅离子和两个电子，铅离子进入电解液中，电子留在负极板上，使负极板具有－0.1V 的负电位。因此，正、负极板间有2.1V 的电位差。

2.放电过程(https://www.xing528.com)

在电位差的作用下，电流从正极流出，经过灯泡流回负极，使灯泡发光。正极板上的正四价铅离子与电子结合生成正二价铅离子，进入电解液再与硫酸根离子结合生成硫酸铅（附着在正极板上）；负极板上的正二价铅离子也同硫酸根离子结合生成硫酸铅（附着在负极板上）。

结论：在放电过程中，正极板上的正四价铅离子得到电子成为正二价铅离子，并与硫酸根离子生成硫酸铅附着在正极板上；负极板上的铅失去电子成为正二价铅离子，并与硫酸根离子生成硫酸铅，附着在负极板上。

正极板上的正四价铅离子逐渐变成正二价铅离子，其电位逐渐降低；负极板上电子不断流出，其电位逐渐升高。放电过程结束，两极板间的电位差减小为“0”，外接电路中的灯泡熄灭。

随着放电过程的进行，电解液中的硫酸根离子不断与正、负极板上的铅离子生成硫酸铅而附着在极板上，使电解液中的硫酸根离子逐渐减少。同时，由于正极板上负二价氧离子与氢离子生成水，电解液中的水不断增多，使电解液的密度不断下降。

3.充电过程

充电时，外接直流电源的正极接蓄电池的正极板，电源的负极接蓄电池的负极板。当直流电源的电动势高于蓄电池的电动势时，电流将以与放电电流相反的方向流过蓄电池。

正极板上，正二价铅离子失去两个电子成为正四价铅离子，再与水反应生成二氧化铅，附着在正极板上，电位升高；负极板上，正二价铅离子得到两个电子生成一个铅分子，附着在负极板上；从正、负极板上电离出来的硫酸根离子与水中的氢离子结合生成硫酸。

结论：在充电过程中，正极板上的正二价铅离子失去电子成为正四价铅离子，电位上升；负极板上的正二价铅离子得到电子成为铅分子，电位降低。正、负极板间的电位差加大。

随着充电过程的进行，极板上的硫酸根离子不断进入电解液与氢离子生成硫酸，电解液中的硫酸根离子逐渐增多，使电解液的密度不断升高。