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鉛酸蓄電池
圖片來自中文百科

鉛酸蓄電池,又稱鉛蓄電池,是蓄電池的一種,電極主要由製成,電解液硫酸溶液的一種蓄電池。一般分為開口型電池及閥控型電池兩種。前者需要定期注酸維護,後者為免維護型蓄電池。按電池型號可分為小密、中密及大密。俗稱的電瓶主要指的是鉛酸蓄電池。1859年,法國物理學家普蘭特發明。

結構

鉛酸蓄電池一般由正極板、負極板、隔板電池槽、電解液和接線端子等部分組成。

正極板為二氧化鉛板(PbO2),負極板為鉛板(Pb)。

原理

鉛蓄電池的原理是通過將化學能和直流電[1] 能相互轉化,在放電後經充電後能復原,從而達到重複使用效果。鉛蓄電池的電壓為2的倍數。

充電化學反應

硫酸鉛和水轉化為二氧化鉛、海綿鉛與稀硫酸。

化學方程式為:

rm 2{PbSO_4}_{(s)} + 2{H_2O}_{(l)} \rightarrow PbO_{2 (s)} + Pb_{(s)} + 2{H_2SO_4}_{(aq)}

放電化學反應

鉛酸蓄電池中的正極活性物質(二氧化鉛)與負極活性物質(海綿鉛)和電解液(30%-40%的稀硫酸溶液),反應生成硫酸鉛和水。

化學方程式為:

rm PbO_{2 (s)} + Pb_{(s)} + 2{H_2SO_4}_{(aq)} \rightarrow 2{PbSO_4}_{(s)} + 2{H_2O}

負極反應:rm Pb + SO_4^{2-} \rightarrow PbSO_4 +2e

正極反應:rm PbO_2 + 4H^+ +SO_4^{2-} + 2e^- \rightarrow 2H_2O + PbSO_4

通用的化學反應

放電反應充電反應中,沒有額外物質減少或增加,由於兩個反應條件相同,所以是可逆反應,但實際環境下仍有許多變因。

化學方程式為:

rm PbO_{2 (s)} + Pb_{(s)} + 2{H_2SO_4}_{(aq)} \iff 2{PbSO_4}_{(aq)} + 2{H_2O}

應用

鉛酸電池內電阻小,可應對大電流放電需要。

中型及小密電池應可廣泛用於UPS不間斷電源、控制開關報警器汽車牽引電源、電動自行車等領域。 大密電池主要應用於大型基站通訊後備電源。

使用時應注意硫酸液面高度,以免發生意外。鉛酸電池充電電壓過高並過充時可能產生可燃的氫氣,應當避免。

充電時應該將電源正極接到電池正極(二氧化鉛)負極接到電池負極(鉛)上

壽命

鉛酸電池壽命大約 2~4 年,不過長期處於低電量的鉛酸電池壽命會縮短,大部分廠商提供 6~12 個月的保固期。鉛酸電池最常見故障是硫酸鉛結晶過多,因此也有一些商品用來處理或避免這個問題發生,主要有這些方式:

  • 加水
  • 小電流充電
  • 脈衝式充電

參考文獻

  1. 直流電,國民中學學習資源網