铅酸电池充电反应

铅酸电池充电反应 铅酸蓄电池有多种分类方法: (1)按蓄电池极板结构分类:有形成式、涂膏式和管式蓄电池; (2)按蓄电池盖和结构分类:有开口式、排气式、防酸隔爆式和密封阀控式蓄电池; (3)按蓄电池维护方式分类:有普通式、少维护式、免维护式蓄电池。 (4)按我国有关标准规定主要蓄电池系列产品有: 起动型蓄电池:主要用于汽车、拖拉机、柴油机船舶等起动和照明; 固定型蓄电池:主要用于通讯、发电厂、计算机系统作为保护、自动控制的备用电源; 牵引型蓄电池:主要用于各种蓄电池车、叉车、铲车等动力电源; 铁路用蓄电池:主要用于铁路内燃机车、电力机车、客车起动、照明之动力; 摩托车蓄电池:主要用于各种规格摩托车起动和照明; 煤矿用蓄电池:主要用于电力机车牵引动力电源; 储能用蓄电池:主要用于风力、水力发电电能储存。 铅酸蓄电池分干式和湿式 另外还有免维护蓄电池。胶体电解质蓄电池，碱性蓄电池 蓄电池有很多种.例如:铅蓄电池 银锌电池 锂电池等。下面以铅蓄电池为例说明充电和放电的化学反应方程式的写法。 ——————————————————————————————————————————————— 铅蓄电池的两极是Pb和PbO2，电解质溶液是H2SO4, 总的电池反应是:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 放电时:负极反应(活泼金属失电子 化合价升高，注意电极反应要连续写到微粒最终的存在形式 ):Pb-2e+SO42-=PbSO4 正极反应:PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O 蓄电池充电时两极分为阴阳: 阴极就是接电源负极 要发生还原反应 要得电子 要化合价降低的极。相当于电池放电时的负极反应倒写(改为从右往左): PbSO4+2e=Pb+SO42- 阳极就是接电源正极 要发生氧化反应 要失电子 要化合价升高的极。相当于电池放电时的正极反应倒写(改为从右往左) PbSO4+2H2O=PbO2+2e-+4H++SO42- 铅和硫酸也就是说充电是由电能转化为化学能的过程。放电时，正极板接受了负极板送来的电子，铅离子由正4价变为正2价。与硫酸根接触生成难溶于水的硫酸铅，负极的铅由于输出2个电子，变成正2价，同样也生成硫酸铅。 负极铅板的不失电子时为什么不能和稀硫酸发生反应,正极氧化铅不得电子时为什么不能和稀硫酸发生反应, 干荷铅蓄电池内电解质是什么,放电过程中在正负两极是不是产生相同的物质, 零价单质铅失两电孑后成,价铅离子,与硫酸根反应得硫酸铅沉淀 ——————————————————————————————————————————————— 四价的双过氧铅与氢离孑,硫根结合成水和硫铅 电化氧化还原反应嘛,两个半电对,一氧化,还原,化合价一升一降和为O 干荷电池电极反应完全一样的,只是电解液吸附在担体物上而已 铅酸蓄电池种类很多，根据不同的用途一般的容量不一样，电池内铅的含量跟电池的容量有关，一般来讲电池内铅含量在几百克到100多千克不等，铅金属销售的趋向范围较大，不敢乱说。 (1)阀控式密封铅酸蓄电池在充放电过程中的化学反应如下: 放电 PbO2 + 2H2SO4 + Pb PbSO4 + 2H2O + PbSO4 充电 (二氧化铅) (硫酸) (海绵状铅) (硫酸铅) (水) (硫酸铅) 正极活物质 电解液 负极活物质 正极活物质 电解液 负极活物质 放电时 充电时 正极板的二氧化铅和负极板的海绵状铅与电解液中的硫酸反应，生成硫酸铅，电解液中的硫酸浓度降低 硫酸铅通过氧化还原反应分别恢复成二氧化铅和海绵状铅，电解液中的硫酸浓度增大。 ——————————————————————————————————————————————— (2)实现电池密封的设计原理: 解决 防止因过充电导致水分解而引起电解液的减少 实现电池的密封 (3)活性物质 设计正、负极板活物质在充电过程中的异步复原反应，即当正极板活物质完全充电恢复后，负极板活物质还未完全转变为海绵状铅，这样，充电末期当正极开始产生氧气时，负极板还未变成完全充电状态，可以最大限度抑制氢气的产生。 (4)隔板:设计隔板达到以下4个主要目的 ? 保持正、负极板绝缘; ? 吸附电解液，保持电解液不流动及负极板处于湿润状态; ? 高孔隙度，使正极产生的氧气容易通过到达负极板; ? 隔板中加入适量粗纤维，保持隔板长时间具备良好的弹性。 (5)充电末期电极反应 正极产生的氧气，与负极活物质和稀硫酸进行反应，使负极板的一部分处于去极化状态，从而抑制了氢气的产生。 充电末期的电极反应如下: A、正极板的反应(产生氧气) ? 2H2O ? O2 + 4H+ + 4e- (通过隔板移向负极板表面) B、负极板的反应 ? 2Pb + O2 ? 2PbO (海绵状铅与氧气发生反应) ——————————————————————————————————————————————— ? 2PbO + 2H2SO4 ? 2PbSO4 + 2H2O (PbO与电解液发生反应) (参与?的反应) ? 2PbSO4 + 4H+ + 4e, ? 2Pb + 2H2SO4 (PbSO4 的还原) (参与?的反应) (参与?的反应) C、负极板的总反应:O2 + 4H，+ 4e,? 2H2O 总之，充电过程产生的氧气能够迅速与负极板上充电状态下的活物质发生反应变成水，结果基本没有水份的损失，密封成为可能。 铅蓄电池接通外电路负载放电时，正极板上的PbO2和负极板的Pb都变成了PbSO4，电解液的硫酸变成了水。充电时，正负极板上的PbSO4分别恢复原来的PbO2和Pb，电解液中的水变成了硫酸。化学反应式为: PbO2+ 2H2SO4+Pb=== PbSO4+2H2O+ PbSO4 + - + 其中PbO2与Pb板之间的电动势E与直接参加反应的活性物质孔隙内的电解液相对密度ρ15?成正比: E=0.84+ρ15? 式中:ρ15?为15?时的电解液相对密度 ρ15?=ρt+β(t-15) 式中:t——实际测量的电解液温度; ρt——直接参加化学反应的电解液相对密度; β——密度温度系数，为0.00075g/cm3??。 随着蓄电池的放电，正负极板都受到硫化，同时电解液中的硫酸——————————————————————————————————————————————— 逐渐减少，而水分增多，从而导致电解液的比重下降在实际使用中，可以通过测定电解液的比重来确定蓄电池的放电程度。在正常使用情况下，铅蓄电池不宜放电过度，否则将使和活性物质混在一起的细小硫酸铅晶体结成较大的体，这不仅增加了极板的电阻，而且在充电时很难使它再还原，直接影响蓄池的容量和寿命。铅蓄电池 充电是放电的逆过程。 铅酸蓄电池充、放电化学反应的原理方程式如下: 正极: PbO2 + 2e- + SO4 2- + 4H+ == PbSO4 + 2H2O 负极: Pb -2e + SO4 2- == PbSO4 总反应: PbO2 + 2 H2SO4 + Pb == 2 PbSO4 + 2H2O (铅蓄电池在放电时正负极的质量都增大，原因:铅蓄电池放电时，正极极板上有PbSO4附着，质量增加:负极极板上也有PbSO4附着，所以质量也增加。) 铅失去电子变成铅离子，再与溶液中原有的硫酸根结合成难溶的硫酸铅 至于电极反应中的氢离子和氢氧根和水，是根据电荷平衡的需要写在左边或右边的。 一般的铅酸蓄电池手电筒，在充电时如果打开开关，灯也会亮，这是为什么啊, 铅酸蓄电池放电时是一个原电池，充电时是一个电解池，一边充电一边放电的时候，点极是什么情况啊?不会是一个电极既做正极又做阳极，另一个既做负极又做阴极吧,那这怎么反应啊,, 充电的时候放电那蓄电池就变为原电池了。因为充电电流其实很——————————————————————————————————————————————— 小，还不足以带动灯泡。所以就需要蓄电池的电力与充电器的电力并联给灯泡供电的。 因为充电和放电的接口不同 一个电极既做正极又做阳极是可以的 铅酸蓄电池原理 放电将化学能转换为电能，充电时将电能转换为化学能，有两个极板，一个是铅板，一个是二氧化铅板，极间有稀硫酸液，放电时两个极板上都聚集了大量的硫酸铅，充电时极板又恢复成二氧化铅和铅，硫酸铅是会结晶的，结晶的硫酸铅会导致极板间枝连或不能参加化学反应而使储电量下降或充不足电，所以要很好地保养电池，不能长期处于低电量状态也不能长时间大电流放电使大量的硫酸铅结晶体～ 说得简单一点儿，硫化铅酸蓄电池修复原理就是去除硫化的部分，使它重新激活成为参与充 放电反应的活性物质，从而恢复铅酸蓄电池容量。 您的猜想完全正确，锦州的这个铅酸蓄电池容量恢复器就是一个高频复合脉冲发生设备，百度文库里有篇经销电瓶的朋友上传的文章《铅酸蓄电池容量恢复器有效延长汽车蓄电池寿命利器》，您可以搜索出来看一下。里面有2002年《电子报》合订本(成都版)来自国外的《铅酸蓄电池容量恢复器》一文，专门用于铅酸蓄电池除硫的，有详细的电路图。里面说“有80%的铅酸蓄电池最终因严重硫化而提前报废，汽车蓄电池寿命缩短严重硫化所占比例往往更高。”锦州铅酸蓄电池容量恢复器就是经过多次改良后的优化版，即能快速除——————————————————————————————————————————————— 硫化恢复容量，又对极板没有损伤。 我们普通人开车，硫化问题几乎是所有报废电瓶都存在的现象,特别是现在大多数人用的都是免维护铅酸蓄电池，对电瓶根本不维护，因为象经常短途行车、警报器、停车使用用电设备、停车忘记关灯等等行为都会使电瓶或充电不足或过放电，都会导致硫化问题的产生，这些问题几乎在绝大多数开车人的身上都会存在，所以，汽车铅酸蓄电池因硫化问题而提前下岗就不足为奇了。 我一位朋友的伊兰特新车，电瓶用了才不到两年，因为他就是开车上下班，到单位十多分钟，几乎不跑长途，象他这种经常短途行车的人电瓶肯定长期充电不足，别人用四年他才用两年就是硫化导致的，如果他的车装个铅酸蓄电池容量恢复器肯定会延长很多寿命。 下面给您介绍一下铅酸蓄电池硫化的相关: 1、什么是电池硫化, 在极板上生成白色坚硬的硫酸铅结晶，充电时又非常难于转化为活性物质的硫酸铅，这就是硫酸盐化，简称"硫化"。这种硫酸铅的导电性不良、电阻大，溶解度和溶解速度又很小，充电时恢复困难。因而成为容量降低和寿命缩短的原因。 2、产生硫化的原因是什么, 正常的铅蓄电池在放电时形成硫酸铅结晶，充电时比较容易地还原为铅。如果电池地使用和维护不善，例如经常充电不足或过放电，负极上就会逐渐形成一种粗大坚硬 的硫酸铅。这种硫酸铅用常规的方法充电很难还原，要求充电电压很高，由于充电时充电接受能力很——————————————————————————————————————————————— 差，大量析出气体。这种现象通常发生在负极，被称为不可逆硫酸盐化。它引起蓄电池容量下降，甚至成为蓄电池寿命终止的原因。一般认为，这种不可逆硫酸盐化的原因是硫酸铅的重结晶，粗大结晶形成之后溶解度减少。硫酸 铅的重结晶使晶体变大，是由于多晶体系倾向与减少小其表面自由能的结果。从结晶过程的规律可知，小结晶尺寸的溶解度大于大结晶尺寸的溶解度。因此，当长期 存放或过放电时，大量的硫酸铅存在，再加上硫酸浓度和温度的波动，个别的硫酸铅晶体就可以依附靠近小晶体的溶解而长大。有人提出与上述完全不同的观点，认为不可逆硫酸盐化常常与电解液中存在大量表面活性物质有关，这些表面活性物质作为杂质存在。由于吸附减小了硫酸铅的溶解 度，充电时会使铅离子还原的极限电流下降。表面活性物质也会吸附在正极上，但它不至于引起不可逆硫酸盐化，因为正极在充电时进行阳极氧化过程，其电势足以破坏表面活性物质，使之被氧化为水和二氧化碳。防止负极不可逆硫酸盐化最简单的方法是，及时充电和不要过放电。蓄电池一旦发生了不可逆硫酸盐化，如能及时 处理尚能挽救。一般的处理方法是:将电解液的浓度调低(或用水代替硫酸)，用比正常充电电流小一半或更低的电流进行充电，然后放电，再充电„„如此反复数次，达到应有的容量以后，重新调整电解液浓度及液面高度。 3、电池硫化的危害是什么, 轻微的电池硫化，会降低电池的容量，电池内阻增加，严重时则电极失效，充不进电。轻微的电池硫化，尚可用一些方法使它恢复，——————————————————————————————————————————————— 严重时采用一般的充电方法是不能够恢复容量的，需要脉冲发生设备才能恢复容量。 4、电池硫化的特点是什么, 硫化的电池最明显的外特征是电池容量下降，内阻增加。当然，如果电池失水和正极板软化也具有这个外特性。鉴别电池是否硫化的方法，往往是采用脉冲容量恢复器对电池进行脉冲修复，如果容量上升，就是硫化，如果没有一点点容量上升，电池容量下降可能是其它原因产生。 一，环境温度;每升高10度，电池寿命会缩短一半; 二，充电电压;充电电压越高，电池寿命越短，因为失水快; 三，放电频率;电池的循环寿命是一定的，放电次数多了，电池就死得快。 这个，看来你对铅蓄很不了解啊。 关于温度:目前的铅酸蓄电池的失效一般是因为失水。失水的原因是充电。温度升高时，充电电流变大，电池失水加快。温度升高十度，电流加大一倍，所以失水也加快一倍。所以寿命减一半。 关于失水:当电池充满以后，继续充电的电流用来电解水了，水电解生成氧气和氢气，氧气在正极和铅复合，氢气则通过安全阀跑掉了。所以，过充电导致失水。 温度升高，充电电流变大的原因是多方面的，我认为主要有二:一，硫酸的电导率变大。温度升高时，硫酸的电离度变大，因此电导率也变大;30%的硫酸在25C时的电导只有0.8S/CM，但50C时有——————————————————————————————————————————————— 1.2S/CM;电导率变大，相当于电池内阻变小，电流上升;二，温度升高，极板表面附近的双电导结构中的分散层更薄，便于硫酸溶液中的离子扩散，相当于硫酸浓度变大，降低了析氧过电位但提高了析氢过电位，加大了充电电压对析气电压的优势，充电电流也因此变大。 至于充满电以后，为什么再充电就用来电解水了:充满电就意味着正极活性物质几乎全部变成氧化铅，负极全部变成铅，不再有硫酸铅的存在;这就相当于用铅电极电解硫酸水溶液。 追问 1. 温度升高时，充电电流变大， ( 已经解释清楚了，谢谢。) 2. 至于充满电以后，为什么再充电就用来电解水了:充满电就意味着正极活性物质几乎全部变成氧化铅，负极全部变成铅，不再有硫酸铅的存在;这就相当于用铅电极电解硫酸水溶液。希望能理解。 (解释不清晰，是否做过电解电压测试，即多少浓度(硫酸溶液)时多高电压(单体或串联均可以)发生电解气体,是否有数据,) 回答 氢电极的电压是用来做零电位的标准电压的，所以其值为零; 电解水的电压主要取决于析氧电压，理论上，析氧电压是1.229V，这个数值也是理论上的水的电解电压。 但是，实际上，由于气体和液体、固体接触时，离子传递受到影响，存在所谓的过渡层，都会有过电位。过电位的存在，使得氢电极电压更负，氧电极电压更正，所以，总的电解电压变得更高，这个数——————————————————————————————————————————————— 值一般在1.65V左右。 至于不同浓度的硫酸水溶液的电解电压的测试数据，我们做了一些硫酸比重在1.10~1.45间时的测试，但数据不方便提供。可以告诉你的是，这个数值比常用的浮充电压即2.23~2.29VPC都要低，更不要说均充电压了。因此，充满电后的电池在继续充电时，无论均充还是浮充，都会有水的电解和氢气的产生以及极少量氧气的产生。 铅蓄电池内的阳极(PbO2)及阴极(Pb)浸到电解液(稀硫酸)中，两极间会产生2V的电力，这是根据铅蓄电池原理，经由充放电，则阴阳极及电解液即会发生如下的变化: (阳极) (电解液) (阴极) PbO2 + 2H2SO4 + Pb ---> PbSO4 + 2H2O + PbSO4 (放电反应) (过氧化铅) (硫酸) (海绵状铅) PbO2 中Pb的化合价降低，被还原，负电荷流动;海绵状铅中Pb的化合价升高，正电荷流动。 (阳极) (电解液) (阴极) PbSO4 + 2H2O + PbSO4 ---> PbO2 + 2H2SO4 + Pb (充电反应) (必须在通电条件下) (硫酸铅) (水) (硫酸铅) 第一个硫酸铅中铅的化合价升高，被氧化，正电荷流入正极;第二个硫酸铅中铅的化合价降低，被还原，负电荷流入负极。 1. 放电中的化学变化 蓄电池连接外部电路放电时，稀硫酸即会与阴、阳极板上的活性物质产生反应,生成新化合物『硫酸铅』。经由放电硫酸成份从电解液中释出，放电愈久，硫酸浓度愈稀薄。所消耗之成份与放电量成比例，只要测得电解液中的硫酸浓度，亦即测其比重，即可得知放电量或残余电量。 2. 充电中的化学变化 由于放电时在阳极板，阴极板上所产生的硫酸铅会在充电时被分解还原成硫酸,铅及过氧化铅,因此电池内电解液的浓——————————————————————————————————————————————— 度逐渐增加, 亦即电解液之比重上升，并逐渐回复到放电前的浓度，这种变化显示出蓄电池中的活性物质已还原到可以再度供电的状态，当两极的硫酸铅被还原成原来的活性物质时，即等于充电结束，而阴极板就产生氢，阳极板则产生氧，充电到最后阶段时，电流几乎都用在水的电解，因而电解液会减少，此时应以纯水补充之。 ———————————————————————————————————————————————