鉛蓄電池由正極板群、負(fù)極板群、電解液和容器等組成。充電后的正極板是棕褐色的二氧化鉛（PbO2），負(fù)極板是灰色的絨狀鉛（Pb），當(dāng)兩極板放置在濃度為27%～37%的硫酸(H2SO4)水溶液中時(shí)，極板的鉛和硫酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，二價(jià)的鉛正離子（Pb2+）轉(zhuǎn)移到電解液中，在負(fù)極板上留下兩個(gè)電子(2e-)。由于正負(fù)電荷的引力，鉛正離子聚集在負(fù)極板的周圍，而正極板在電解液中水分子作用下有少量的二氧化鉛（PbO2）滲入電解液，其中兩價(jià)的氧離子和水化合，使二氧化鉛分子變成可離解的一種不穩(wěn)定的物質(zhì)——?dú)溲趸U〔Pb（OH）4）。氫氧化鉛由4價(jià)的鉛正離子（Pb4+）和4個(gè)氫氧根〔4（OH）-〕組成。4價(jià)的鉛正離子（Pb4+）留在正極板上，使正極板帶正電。由于負(fù)極板帶負(fù)電，因而兩極板間就產(chǎn)生了一定的電位差，這就是電池的電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)接通外電路，電流即由正極流向負(fù)極。在放電過(guò)程中，負(fù)極板上的電子不斷經(jīng)外電路流向正極板，這時(shí)在電解液內(nèi)部因硫酸分子電離成氫正離子（H+）和硫酸根負(fù)離子（SO42-），在離子電場(chǎng)力作用下，兩種離子分別向正負(fù)極移動(dòng)，硫酸根負(fù)離子到達(dá)負(fù)極板后與鉛正離子結(jié)合成硫酸鉛(PbSO4)。在正極板上，由于電子自外電路流入，而與4價(jià)的鉛正離子（Pb4+）化合成2價(jià)的鉛正離子（Pb2+），并立即與正極板附近的硫酸根負(fù)離子結(jié)合成硫酸鉛附著在正極上。

鉛酸蓄電池用填滿海綿狀鉛的鉛板作負(fù)極，填滿二氧化鉛的鉛板作正極，并用1.28%的稀硫酸作電解質(zhì)。在充電時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，放電時(shí)化學(xué)能又轉(zhuǎn)化為電能。電池在放電時(shí)，金屬鉛是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，被氧化為硫酸鉛；二氧化鉛是正極，發(fā)生還原反應(yīng)，被還原為硫酸鉛。電池在用直流電充電時(shí)，兩極分別生成鉛和二氧化鉛。移去電源后，它又恢復(fù)到放電前的狀態(tài)，組成化學(xué)電池。鉛蓄電池是能反復(fù)充電、放電的電池，叫做二次電池。它的電壓是2V，通常把三個(gè)鉛蓄電池串聯(lián)起來(lái)使用，電壓是6V。汽車上用的是6個(gè)[2]鉛蓄電池串聯(lián)成12V的電池組。鉛蓄電池在使用一段時(shí)間后要補(bǔ)充蒸餾水，使電解質(zhì)保持含有22～28%的稀硫酸。

放電時(shí),正極反應(yīng)為:PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O

負(fù)極反應(yīng):Pb+SO42--2e-=PbSO4

總反應(yīng):PbO2+Pb+2H2SO4===2PbSO4+2H2O(向右反應(yīng)是放電,向左反應(yīng)是充電)

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推薦于2017-09-26

鉛酸蓄電池用填滿海綿狀鉛的鉛板作負(fù)極，填滿二氧化鉛的鉛板作正極，并用1.28％的稀硫酸作電解質(zhì)。在充電時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，放電時(shí)化學(xué)能又轉(zhuǎn)化為電能。電池在放電時(shí)，金屬鉛是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，被氧化為硫酸鉛；二氧化鉛是正極，發(fā)生還原反應(yīng)，被還原為硫酸鉛。電池在用直流電充電時(shí)，兩極分別生成鉛和二氧化鉛。移去電源后，它又恢復(fù)到放電前的狀態(tài)，組成化學(xué)電池。鉛蓄電池是能反復(fù)充電、放電的電池，叫做二次電池。它的電壓是2V，通常把三個(gè)鉛蓄電池串聯(lián)起來(lái)使用，電壓是6V。汽車上用的是6個(gè)[2]鉛蓄電池串聯(lián)成12V的電池組。鉛蓄電池在使用一段時(shí)間后要補(bǔ)充蒸餾水，使電解質(zhì)保持含有22～28％的稀硫酸。

放電時(shí),電極反應(yīng)為:PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O

負(fù)極反應(yīng):Pb+SO42--2e-=PbSO4總反應(yīng):PbO2+Pb+2H2SO4===2PbSO4+2H2O(向右反應(yīng)是放電,向左反應(yīng)是充電)

鉛酸蓄電池的工作原理

1、鉛酸蓄電池電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生

鉛酸蓄電池充電后，正極板二氧化鉛（PbO2），在硫酸溶液中水分子的作用下，少量二氧化鉛與水生成可離解的不穩(wěn)定物質(zhì)--氫氧化鉛（Pb(OH)4），氫氧根離子在溶液中，鉛離子（Pb4）留在正極板上，故正極板上缺少電子。

鉛酸蓄電池充電后，負(fù)極板是鉛（Pb），與電解液中的硫酸（H2SO4）發(fā)生反應(yīng)，變成鉛離子（Pb2），鉛離子轉(zhuǎn)移到電解液中，負(fù)極板上留下多余的兩個(gè)電子（2e）。

可見(jiàn)，在未接通外電路時(shí)（電池開(kāi)路），由于化學(xué)作用，正極板上缺少電子，負(fù)極板上多余電子，如右圖所示，兩極板間就產(chǎn)生了一定的電位差，這就是電池的電動(dòng)勢(shì)。

鋰電池原理

鋰離子電池的正極材料通常有鋰的活性化合物組成，負(fù)極則是特殊分子結(jié)構(gòu)的碳．常見(jiàn)的正極材料主要成分為L(zhǎng)iCoO2，充電時(shí)，加在電池兩極的電勢(shì)迫使正極的化合物釋出鋰離子，嵌入負(fù)極分子排列呈片層結(jié)構(gòu)的碳中．放電時(shí)，鋰離子則從片層結(jié)構(gòu)的碳中析出，重新和正極的化合物結(jié)合．鋰離子的移動(dòng)產(chǎn)生了電流．

化學(xué)反應(yīng)原理雖然很簡(jiǎn)單，然而在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中，需要考慮的實(shí)際問(wèn)題要多得多：正極的材料需要添加劑來(lái)保持多次充放的活性，負(fù)極的材料需要在分子結(jié)構(gòu)級(jí)去設(shè)計(jì)以容納更多的鋰離子；填充在正負(fù)極之間的電解液，除了保持穩(wěn)定，還需要具有良好導(dǎo)電性，減小電池內(nèi)阻．

雖然鋰離子電池很少有鎳鎘電池的記憶效應(yīng)，記憶效應(yīng)的原理是結(jié)晶化，在鋰電池中幾乎不會(huì)產(chǎn)生這種反應(yīng)．但是，鋰離子電池在多次充放后容量仍然會(huì)下降，其原因是復(fù)雜而多樣的．主要是正負(fù)極材料本身的變化，從分子層面來(lái)看，正負(fù)極上容納鋰離子的空穴結(jié)構(gòu)會(huì)逐漸塌陷、堵塞；從化學(xué)角度來(lái)看，是正負(fù)極材料活性鈍化，出現(xiàn)副反應(yīng)生成穩(wěn)定的其他化合物．物理上還會(huì)出現(xiàn)正極材料逐漸剝落等情況，總之最終降低了電池中可以自由在充放電過(guò)程中移動(dòng)的鋰離子數(shù)目．

過(guò)度充電和過(guò)度放電，將對(duì)鋰離子電池的正負(fù)極造成永久的損壞，從分子層面看，可以直觀的理解，過(guò)度放電將導(dǎo)致負(fù)極碳過(guò)度釋出鋰離子而使得其片層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌陷，過(guò)度充電將把太多的鋰離子硬塞進(jìn)負(fù)極碳結(jié)構(gòu)里去，而使得其中一些鋰離子再也無(wú)法釋放出來(lái)．這也是鋰離子電池為什么通常配有充放電的控制電路的原因．

不適合的溫度，將引發(fā)鋰離子電池內(nèi)部其他化學(xué)反應(yīng)生成我們不希望看到的化合物，所以在不少的鋰離子電池正負(fù)極之間設(shè)有保護(hù)性的溫控隔膜或電解質(zhì)添加劑．在電池升溫到一定的情況下，復(fù)合膜膜孔閉合或電解質(zhì)變性，電池內(nèi)阻增大直到斷路，電池不再升溫，確保電池充電溫度正常．

而深充放能提升鋰離子電池的實(shí)際容量嗎？專家明確地告訴我，這是沒(méi)有意義的．他們甚至說(shuō)，所謂使用前三次全充放的“激活”也同樣沒(méi)有什么必要．然而為什么很多人深充放以后BatteryInformation里標(biāo)示容量會(huì)發(fā)生改變呢?后面將會(huì)提到．

鋰離子電池一般都帶有管理芯片和充電控制芯片．其中管理芯片中有一系列的寄存器，存有容量、溫度、ID、充電狀態(tài)、放電次數(shù)等數(shù)值．這些數(shù)值在使用中會(huì)逐漸變化．我個(gè)人認(rèn)為，使用說(shuō)明中的“使用一個(gè)月左右應(yīng)該全充放一次”的做法主要的作用應(yīng)該就是修正這些寄存器里不當(dāng)?shù)闹担沟秒姵氐某潆娍刂坪蜆?biāo)稱容量吻合電池的實(shí)際情況．

充電控制芯片主要控制電池的充電過(guò)程．鋰離子電池的充電過(guò)程分為兩個(gè)階段，恒流快充階段（電池指示燈呈黃色時(shí)）和恒壓電流遞減階段(電池指示燈呈綠色閃爍．恒流快充階段，電池電壓逐步升高到電池的標(biāo)準(zhǔn)電壓，隨后在控制芯片下轉(zhuǎn)入恒壓階段，電壓不再升高以確保不會(huì)過(guò)充，電流則隨著電池電量的上升逐步減弱到0，而最終完成充電．

電量統(tǒng)計(jì)芯片通過(guò)記錄放電曲線（電壓，電流，時(shí)間）可以抽樣計(jì)算出電池的電量，這就是我們?cè)贐atteryInformation里讀到的wh.值．而鋰離子電池在多次使用后，放電曲線是會(huì)改變的，如果芯片一直沒(méi)有機(jī)會(huì)再次讀出完整的一個(gè)放電曲線，其計(jì)算出來(lái)的電量也就是不準(zhǔn)確的．所以我們需要深充放來(lái)校準(zhǔn)電池的芯片．

鋰離子電池正極主要成分為L(zhǎng)iCoO2負(fù)極主要為C充電時(shí)

正極反應(yīng)：LiCoO2Li1-xCoO2+xLi++xe-

負(fù)極反應(yīng)：C+xLi++xe-CLix

電池總反應(yīng)：LiCoO2+CLi1-xCoO2+CLix

放電時(shí)發(fā)生上述反應(yīng)的逆反應(yīng)。