氧根离子。
一部分
Pb4+沉附在正极板上,使极板呈正电位,约为+2.0V。故当外路未接通时,蓄电池
的静止电动势
E0 约为:
E0=2.0 -(–0.1)=2.1V
若接通外电路,在电动势的作用下,使电路产生电流
If,在正极板处 Pb4+ 和负极板来的电
子结合,生成二价铅离子
Pb+ +,Pb+ +再与电解液中的 SO42- 结合,生成 PbSO4 而沉附在
正极板上,使得正极板电位降低,则正极板上的总反应式为:
在负极板处
Pb2+与 SO42-结合,生成 PbSO4 而沉附在负极板上。
如果外电路不中断,正、负极板上的
PbO2 和 Pb 将不断地转化为 PbSO4。电解液中的 H2SO4
将不断的减小,而
H2O 增多,电解液相对密度下降。理论上讲,放电过程将进行到极板上
的活性物质全部变为
PbSO4 为止。但由于电解液不能渗透到活性物质的最内层中去,在使
用中,所谓放电完了的蓄电池,也只有
20%~30%的活性物质变成了 PbSO4。故采用薄型板,
增加多孔率,有促于提高活性物质的利用率。
2.充电过程
充电时,蓄电池接直流电源,因直流电源端电压高于蓄电池电动势,故电流从正极流入,
负极流出。这时,正、负极板发生的反应与放电过程相反,如
正极板处有少量
PbSO4 溶于电解液变成 Pb2+和 SO42-,Pb2+在电源力作用下失去两个电子
变成
Pb4+,它又和电解液中 OH-结合,生成 Pb(OH)4,Pb(OH)4 又分解成 PbO2 和
H2O,PbO2 沉附在正极板上,而 SO42-与电解液中的 H+结合成 H2SO4,
负极板上有少量
PbSO4 溶入电解液中,变成 Pb2+和 SO42-,Pb2+在电源作用下获得两个电
子变成
Pb,沉附在附报板上,SO42-则和电解液中 H+结合变成 H2SO4,。可见充电过程中
消耗了水,生成了硫酸,故充电时电解液的相对密度是上升的,而放电时电解液相对密度
是下降的。
五、蓄电池的工作特性
蓄电池的工作特性主要包括静止电动势、内阻、充放电特性和容量等。
1.静止电动势和内阻
在静止状态下(是指不充电不放电的情况),蓄电池正、负极板的电位差(即开路电压)称
为蓄电池的静止电动势
E0,其大小取决于电解液的相对密度和温度。在相对密度为
1.050~1.300 范围内,单格电池的静止电动势 E0 可用如下经验公式来近似计算:
E0 =0.84 +γ15
℃
式中,
γ15
℃为电解液在 15℃时的相对密度。
实测所得电解液相对密度应按下式换算成
15
℃时的相对密度:
γ15
℃ = γt+β(t-15)
式 中 ,
γt— 实 际 测 得 的 相 对 密 度 ; t— 实 际 测 得 的 温 度 ; β— 相 对 密 度 温 度 系 数 ,
β=0.00075,即电解液温度升高 1
℃,相对密度下降 0.00075。
蓄电池电解液的相对密度在充电时增高,放电时下降,一般在
1.12~1.38 之间波动,因此蓄
电池的静止电动势也相应的变化在
1.97~2.15V 之间。
蓄电池的内阻包括极板、隔板、电解液、铅质联条等的内阻。充电后,极板电阻变小;放电后,
由于生成的
PbSO4 增多,极板电阻增大。隔板电阻因所用材料而异,木质隔板电阻比其他
隔板电阻大。
电解液的电阻随相对密度、温度而变化,电阻随温度的降低而增大,另外,当相对密度为
1.2(15
℃),因电解液离解最好,电阻最小。总之,蓄电池的内阻比较小,能获得较大的
输出电流,适合起动的需要。
2.充电特性