铅蓄电池的工作原理与汽车电器构造与维修

蓄电池的充放电过程是可逆的，其工作过程就是化学能与电能相互转化的过程。当蓄电池向外供电时，将化学能转化为电能；而当蓄电池与外部直流电源相连进行充电时，将电能转变成化学能。

1.蓄电池的放电

当蓄电池接上负载后，正极板上的PbO₂和负极板上的Pb都逐渐转变为PbSO₄，电解液中的H₂SO₄逐渐减少而H₂O和PbSO₄增多，故电解液相对密度下降。在电动势的作用下，电流从正极经过负载流往负极（即电子从负极到正极），使正极电位降低，负极电位升高，破坏了原有的平衡，如图1-8所示。理论上，放电过程可以进行到极板上的活性物质被耗尽为止。

放电特性：指蓄电池在恒流放电过程中，蓄电池的端电压U_f和电解液相对密度随时间而变化的关系。图1-9所示为蓄电池的放电特性曲线。放电过程中，由于蓄电池内阻R₀上有电压降，所以，蓄电池的端电压总小于其电动势E，即

U_f=E-I_f×R₀

式中 U_f——放电时蓄电池的端电压；

E——放电时蓄电池的电动势；

I_f——放电电流；

R₀——蓄电池的内阻。

图1-8 蓄电池放电时的化学反应过程

图1-9 蓄电池的放电特性曲线

第一阶段：开始放电阶段，电压下降较快。

第二阶段：相对稳定阶段，电压缓慢下降。

第三阶段：迅速下降阶段，放电终了，密度迅速下降，端电压也急剧下降。

蓄电池放电终了的特征是：

1）电池电压降到放电终了电压。

2）电解液密度降到最小许可值。

蓄电池放电终了电压与放电电流的大小有关，放电电流越大，放电的持续时间就越短，放电终了电压也越低。(www.xing528.com)

2.蓄电池的充电

充电时，蓄电池的正、负极分别与直流电源的正、负极相连。正负极板上的PbSO₄将逐渐恢复为PbO₂和Pb，电解液中硫酸成分逐渐增多，H₂O逐渐减少。电源电压高于蓄电池电动势，在直流电源电压作用下，电流从蓄电池正极流入，从负极流出（即驱使电子从正极经外电路流入负极）。这时正负极板发生的反应正好与放电过程相反，如图1-10所示。

充电特性：指蓄电池在恒流充电过程中，蓄电池的端电压U和电解液密度随充电时间而变化的关系。图1-11所示为蓄电池充电的特性曲线。充电时电源电压必须克服蓄电池的电动势和蓄电池内阻产生的电压降I_cR₀，因此，充电过程中蓄电池的端电压总是大于蓄电池的电动势，即

U_c=E+I_cR₀

蓄电池的充电大致经过四个阶段。

第一阶段：开始充电阶段，端电压迅速上升。

第二阶段：稳定上升阶段，端电压随电解液密度上升而相应提高。

第三阶段：迅速上升阶段，水电解产生的H以离子状态和极板之间产生附加电阻，形成沸腾现象。

图1-10 蓄电池充电时的化学反应过程

图1-11 蓄电池的充电特性曲线

第四阶段：充电停止后，端电压逐渐下降至静止电动势。

蓄电池充足电的标志是：

1）电解液中有大量气泡冒出。

2）电解液的密度和蓄电池的端电压上升到规定值，且在2～3h内保持不变。

综上所述，蓄电池的充放电化学反应方程式为：