蓄电池是一种将化学能转换为电能的装置,其核心原理基于可逆的化学反应实现充放电过程。以下是其工作原理与构造的
详细说明:
一、工作原理
放电过程
当蓄电池连接外部负载时,正极板的二氧化铅(PbO)和负极板的海绵状铅(Pb)与电解液中的硫酸(HSO)反应,
生硫酸铅(PbSO)和水(HO)。电解液中的硫酸浓度降低,密度下降,同时电子从负极经外电路流向正极,形成电流
化学反应式:
正极:PbO+ HSO+ 3H+ 2e → PbSO + 2HO
负极:Pb + HSO→ PbSO + H + 2e
充电过程
外部电源向蓄电池输入电能,正负极板的硫酸铅分别还原为二氧化铅和铅,电解液中的硫酸浓度升高,密度恢复
化学反应式:
正极:PbSO+ 2HO → PbO+ HSO+ 3H + 2e
负极:PbSO + H + 2e→ Pb + HSO
二、主要构造
极板
正极板:活性物质为二氧化铅(PbO),呈棕红色。
负极板:活性物质为海绵状铅(Pb),呈青灰色。
极板由铅锑合金栅架支撑,正极板通常比负极板厚以延长寿命。
隔板
绝缘材料制成,多孔结构用于吸附电解液、防止正负极短路,并允许离子通过
电解液
由纯硫酸和蒸馏水按比例调配,密度范围一般为1.24–1.30 g/cm3,参与化学反应并导电
壳体与极柱
塑料或硬橡胶外壳分隔为多个单格电池(每格约2V),极柱用于连接外部电路
三、应用与维护
应用场景:汽车启动、城铁牵引、通信电源等。
维护要点:避免过度放电,定期检查电解液密度,防止极板硫化(硫酸铅结晶)
通过上述构造与化学反应,蓄电池实现了能量的存储与释放,成为现代电力系统中不可或缺的组件。