铅酸电池的运行

铅酸电池的运行

铅酸电池由海绵状或多孔铅制成的负极组成。铅是多孔的，以促进铅的形成和溶解。正极由氧化铅组成。两个电极都浸入硫酸和水的电解液中。如果电极通过电池的物理移动或电极厚度的变化而相互接触，则电绝缘但化学渗透的膜会将两个电极分开。该膜还可以防止通过电解质发生电气短路。铅酸电池通过下图所示的可逆化学反应储存能量。

总化学反应为：

在正极，充电和放电反应是：

如上式所示，电池放电会导致负极和正极均形成硫酸铅晶体，同时由于铅的价电荷变化而释放电子。硫酸铅的形成利用了电池周围硫酸电解液中的硫酸盐。结果，电解液的浓度降低。完全放电会导致两个电极都被硫酸铅和水覆盖，而不是被硫酸包围。完全放电时，两个电极是相同的材料，两个电极之间没有化学势或电压。然而，实际上，放电在截止电压处停止，远早于截止电压。因此，电池不应在此电压以下放电。

在完全放电和充电状态之间，铅酸电池的电压会逐渐降低。电压水平通常用于指示电池的充电状态。下图显示了电池对电池充电状态的依赖性。如果电池长时间处于低充电状态，可能会生长出较大的硫酸铅晶体，从而永久降低电池容量。这些较大的晶体与铅电极的典型多孔结构不同，很难转化回铅。