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--铅酸蓄电池的工作原理

1、铅酸蓄电池电动势的产生

铅酸蓄电池充电后，正极板二氧化铅(PbO2)，在硫酸溶液中水份子

的作用下，少量二氧化铅与水生成可离解的不稳定物质--氢氧化铅

(Pb(OH)4)，氢氧根离子在溶液中，铅离子(Pb4)留在正极板上，

故正极板上缺少电子。

铅酸蓄电池充电后，负极板是铅(Pb)，与电解液中的硫酸(H2SO4)

发生反应，变成铅离子(Pb2)，铅离子转移到电解液中，负极板上留

下多余的两个电子(2e)。

可见，在未接通外电路时(电池开路)，由于化学作用，正极板上缺

少电子，负极板上多余电子，如右图所示，两极板间就产生了一定的

电位差，这就是电池的电动势。

2、铅酸蓄电池放电过程的电化反应

铅酸蓄电池放电时，在蓄电池的电位差作用下，负极板上的电子经负

载进入正极板形成电流I。同时在电池内部进行化学反应。

负极板上每一个铅原子放出两个电子后，生成的铅离子(Pb2)与电

解液中的硫酸根离子(SO4-2)反应，在极板上生成难溶的硫

酸铅(PbSO4)。

正极板的铅离子(Pb4)得到来自负极的两个电子(2e)后，变成二

价铅离子(Pb2)，，与电解液中的硫酸根离子(SO4-2)反应，在极

板上生成难溶的硫酸铅(PbSO4)。正极板水解出的氧离子(O-2)与

电解液中的氢离子(H)反应，生成稳定物质水。

铅酸电池

电解液中存在的硫酸根离子和氢离子在电力场的作用下分别移向电

池的正负极，在电池内部形成电流，整个回路形成，蓄电池向外持续

放电。

放电时H2SO4浓度不断下降，正负极上的硫酸铅(PbSO4)增加，

电池内阻增大(硫酸铅不导电)，电解液浓度下降，电池电动势降低。

3、铅酸蓄电池充电过程的电化反应

充电时，应在外接向来流电源(充电极或者整流器)，使正、负极板

在放电后生成的物质恢复成原来的活性物质，并把外界的电能转变

为化学能储存起来。

在正极板上，在外界电流的作用下，硫酸铅被离解为二价铅离子(Pb2)

和硫酸根负离子(SO4-2)，由于外电源不断从正极吸取电子，则正极

板附近游离的二价铅离子(Pb2)不断放出两个电子来补充，变成四

价铅离子(Pb4)，并与水继续反应，最终在正极极板上生成二氧化铅

(PbO2)。

在负极板上，在外界电流的作用下，硫酸铅被离解为二价铅离子(Pb2)

和硫酸根负离子(SO4-2)，由于负极不断从外电源获得电子，则负极

板附近游离的二价铅离子(Pb2)被中和为铅(Pb)，并以绒状铅附着

在负极板上。

电解液中，正极不断产生游离的氢离子(H)和硫酸根离子(SO4-2)，

负极不断产生硫酸根离子(SO4-2)，在电场的作用下，氢离子向负极

挪移，硫酸根离子向正极挪移，形成电流。

充电后期，在外电流的作用下，溶液中还会发生水的电解反应。

4、铅酸蓄电池充放电后电解液的变化

从上面可以看出，铅酸蓄电池放电时，电解液中的硫酸不断减少，水

逐渐增多，溶液比重下降。

从上面可以看出，铅酸蓄电池充电时，电解液中的硫酸不断增多，水

逐渐减少，溶液比重上升。

实际工作中，可以根据电解液比重的变化来判断铅酸蓄电池的充电程

度。

2锌-锰干电池的工作原理

以上列举的几种电池有溶液，便于说明原理，但不便于携带。日常用

的收音机，手电筒里使用的都是干电池，其电压普通为1.5V，电容

量随体积大小而异(分1号，2号，3号，4号，5号等)。外壳用锌

皮作为负极，中心为正极，是一根导电性能良好的石墨棒，裹上了一

层由MnO2，炭黑及NH4Cl溶液混合压紧的团块。两个电极之间的

电解液是由NH4Cl，ZnCl2，淀粉和一定量水组成，将其加热调制成

浆糊并趁热灌入锌筒，冷却后成半透明的胶冻再也不流动，但可以导电

。锌筒上口加沥青密封，防止电解液渗出。锌-锰干电池的电极反应

为

锌负极：Zn+4NH4Cl®(NH4)2ZnCl4+2NH4++2e-

锰正极：MnO2+H2O+e-®MnO(OH)+OH-

在使用过程中，电子由锌极流向锰极(电流方向相反)，锌皮逐渐消

耗，MnO2也不断被还原，电压慢慢降低，最后电池失效。这种电池

是一次性消费品，但锌皮不可能彻底消耗掉，所以旧电池可回收锌。

锌既然是消耗性的外壳，在使用过程中就会变薄以致穿孔，这就要求

在锌皮外加有密封包装