5.铅酸蓄电池的充电和极化

　　

5.1 充电过程

　　当外加充电器的电压大于蓄电池的开路电压时，两极板之间的电荷将会发生反方向移
动，即在充电器的作用下，电子从阳极强制迁移到阴极；同时，溶液中的氢离子在充电器
产生的电场力的作用下，压迫到阴极，参加阴极反应，可逆反应方程式将反方向持续进行，
如图

3 所示。

　　

　　阳极反应方
程式：

　　

　　充电反应总方程显示：随着充电反应持续深入进行，溶液中的硫酸浓度提高，蓄电池
的电量变大。
　　

5.2 极化过程

　　充电过程中极板发生三种极化过程：
　　欧姆极化、电化学极化、浓度差极化。
　　欧姆极化：充电过程中电子从阳极经过外部导线移动到阴极；同时，溶液中也存在正
负离子定向移动，溶液中的离子需要克服极板、电解液、电池隔板的阻力，这种阻力形成蓄
电池的欧姆极化内阻。欧姆极化电压符合欧姆定律：

UΩ=I*RΩ，充电过程蓄电池电极的发

热量符合焦耳定律：
　　

Q=I2RΩt.

　　电化学极化：充电器向极板输送电荷速度大于极板上的电化学反应速度，来不及参加
反应的电荷驻留在极板上，使得阳极板电势向正向偏离，阴极板电势向负向偏离。电化学极
化电压理论上为：

U1=（RT/nF）*Ln（I/Io）。

　　浓度差极化：两个极板的充电反应都会产生硫酸，将导致极板附近的硫酸浓度升高，
不能很快的扩散，反应产物来不及移除，抑制了反应的速度，需要等到极板附近的硫酸分
子扩散开，反应速度才能恢复。因此，充电过程中，充电器也需要克服浓度差极化电压：
U2=（RT/nF）*Ln（Id/（Id-I））。
　　根据对蓄电池的充电和极化过程的分析可以得出如下结论：充电时，充电器需要克服
蓄电池极板开路电压和极化电压，充电电压

U=ES+ΔU.其中 ΔU 为欧姆极化电压、电化学极

化电压以及浓度差极化电压之和。
　　

6.铅酸蓄电池充电过程中极化电压动态分析

　　充电时，蓄电池的极化电压是动态变化的。如

14V 恒压充电器对单个的 11V 蓄电池充

电，如图

4 所示，充电电压器电压 U=ES+ΔU,充电初始时刻，极化电压为 3V,浓差极化电压