铅酸蓄电池工作原理深度解析
一、铅酸蓄电池基本结构
铅酸蓄电池由正极板（PbO₂）、负极板（海绵状多孔Pb）、电解液（30%-40%硫酸溶液）、隔板及壳体组成。其中：
正极活性物质：二氧化铅（PbO₂）呈红棕色多孔结构
负极活性物质：高纯度铅（Pb）呈青灰色海绵状
电解液：H₂SO₄溶液，浓度直接影响电池容量
隔板：微孔橡胶或玻璃纤维，防止极板短路
二、放电过程（化学能→电能）
当外接负载形成闭合回路时，发生双硫酸盐化反应：
PbO₂ + Pb + 2H₂SO₄ → 2PbSO₄ + 2H₂O
具体反应机制：
正极板：PbO₂与H₂SO₄反应生成PbSO₄并释放O²⁻
负极板：Pb与SO₄²⁻结合生成PbSO₄并释放电子
电解液：H⁺向正极迁移，SO₄²⁻向负极迁移，密度下降0.15-0.18g/cm³
放电特性：
内部电流方向：负极→正极（电子流相反）
电压范围：单格2.1V→1.75V为终止电压
放电深度（DOD）达80%时需立即充电
三、充电过程（电能→化学能）
外接直流电源强制逆向反应：
2PbSO₄ + 2H₂O → PbO₂ + Pb + 2H₂SO₄
分阶段特征：
主反应期（SOC＜90%）：
正极PbSO₄→PbO₂
负极PbSO₄→Pb
电解液密度回升至1.28g/cm³
析气期（SOC≥90%）：
水电解产生H₂（负极）和O₂（正极）
充电效率降至65%以下
需采用恒压限流充电