蓄電池是一種將化學能轉換為電能的裝置,其核心原理基于可逆的化學反應實現(xiàn)充放電過程。以下是其工作原理與構造的
詳細說明:
一、工作原理
放電過程
當蓄電池連接外部負載時,正極板的二氧化鉛(PbO)和負極板的海綿狀鉛(Pb)與電解液中的硫酸(HSO)反應,
生硫酸鉛(PbSO)和水(HO)。電解液中的硫酸濃度降低,密度下降,同時電子從負極經外電路流向正極,形成電流
化學反應式:
正極:PbO+ HSO+ 3H+ 2e → PbSO + 2HO
負極:Pb + HSO→ PbSO + H + 2e
充電過程
外部電源向蓄電池輸入電能,正負極板的硫酸鉛分別還原為二氧化鉛和鉛,電解液中的硫酸濃度升高,密度恢復
化學反應式:
正極:PbSO+ 2HO → PbO+ HSO+ 3H + 2e
負極:PbSO + H + 2e→ Pb + HSO
二、主要構造
極板
正極板:活性物質為二氧化鉛(PbO),呈棕紅色。
負極板:活性物質為海綿狀鉛(Pb),呈青灰色。
極板由鉛銻合金柵架支撐,正極板通常比負極板厚以延長壽命。
隔板
絕緣材料制成,多孔結構用于吸附電解液、防止正負極短路,并允許離子通過
電解液
由純硫酸和蒸餾水按比例調配,密度范圍一般為1.24–1.30 g/cm3,參與化學反應并導電
殼體與極柱
塑料或硬橡膠外殼分隔為多個單格電池(每格約2V),極柱用于連接外部電路
三、應用與維護
應用場景:汽車啟動、城鐵牽引、通信電源等。
維護要點:避免過度放電,定期檢查電解液密度,防止極板硫化(硫酸鉛結晶)
通過上述構造與化學反應,蓄電池實現(xiàn)了能量的存儲與釋放,成為現(xiàn)代電力系統(tǒng)中不可或缺的組件。