铅酸蓄电池

铅酸蓄电池（短铅蓄电池）是一种蓄电池，其中电极由铅或二氧化铅组成，电解液由稀硫酸组成。

铅酸电池被认为可靠且价格低廉，使用寿命长达数年。 与其他类型的蓄电池相比，它们的质量相对于体积较大，能量密度低至 0.11 MJ/kg。 就体积而言，能量密度与其他蓄电池相似。 最著名的应用是机动车的启动电池。 它们还用作电动汽车的储能装置。 然而，由于大质量和它们的温度依赖性，它们只能在有限的范围内用于此目的。 高重量也可以发挥优势，例如在叉车中，铅酸蓄电池还用作后轴上的配重。

铅酸槽电池由一个耐酸外壳和两个铅板或铅板组组成，其中一个作为正极，另一个作为负极，以及填充 37%（按质量计）的硫酸(H2SO4) 作为电解质 电极板紧密嵌套，中间有隔板，例如由穿孔波纹聚氯乙烯 (PVC) 制成，可防止相互直接接触（短路）。 连接件和接线片由金属铅制成，尤其是在启动器电池中。

在放电（中性）状态下，一层硫酸铅 (II) (PbSO4) 沉积在两个电极组上。 充电时，正极有一层氧化铅（IV）（PbO2），负极由或多或少的多孔铅（海绵铅）组成。

酸密度也是电荷状态的量度。 充电电池约为 1.28 g/cm³（xxx 充电），放电电池约为 1.10 g/cm³（xxx 放电，深度放电）。 充电或放电状态与电解液密度呈线性关系并变化每 0.01 g/cm³ 增加约 5.56%，例如 1.28 g/cm³→xxx，1.19 g/cm³→50%，1.104 g/cm³→2% 剩余容量。

铅酸电池的作用模式可以用充电和放电期间或吸收电流时发生的化学过程来说明。

放电过程中发生以下化学过程：

负极：

P b + S O 4 2 − ⟶ P b S O 4 + 2 e −

阳极：

P b O 2 + S O 4 2 − + 4 H + + 2 e − ⟶ P b S O 4 + 2 H 2 O

放电由自发的歧化组成。

加载时，过程发生在相反的方向，这是一个强制歧化的问题。

放电和充电时的整体反应：

P b + P b O 2 + 2 H 2 S O 4 ⇌ 2 P b S O 4 + 2 H 2 O

铅酸蓄电池的放电发生在右侧的能量释放，充电发生在左侧的能量供应。

电位差，即最终产生的电压，现在可以从电化学系列电压中计算出来。

四氧化铅在硫酸溶液中不稳定。

氢气的过电压首先使电池充电成为可能，它减缓了电解自放电。

电池的标称电压为 2V，但根据充电状态和充电或放电电流，电压在约 1.75 至 2.4V 之间变化。能量密度为 0.11 MJ/kg（30 Wh/kg），而现代 NiMH细胞几乎达到三倍的价值。

铜酸电池可以在短时间内输送大电流，因此具有很高的功率密度。 例如，此属性对于车辆和启动器电池是必需的，并且是铅酸蓄电池的优势之一。 另一方面，由于这种特性，短路会导致极高的电流，从而导致烧伤（工具发热）或火灾（布线）。 发生短路时，电极会变形。

为避免意外短路，启动电池应始终首先断开接地极（车辆的负极）并最后连接。 这避免了短路的可能性，短路可能是由于在接地极未断开的情况下处理正极并同时接触车辆底盘而导致的（例如，如果导电工具滑落）。

铅酸电池充电所需的氢气过电压会受到贵金属和铁、镍和钴杂质的干扰。 如果硫酸中存在此类金属盐（例如来自污染的铅），则相应的金属会在充电过程中优先积聚在铅电极的表面并在那里形成局部元素，从而降低氢的过电压。 然后电池在进一步充电过程中只会产生氢气； 它“放气”并且不再形成铅涂层。 这样的电池不能再充电。 原则上，充电过程中会产生氢氧气体。 自放电过程中也会产生氢氧气体，尤其是在氢气的过电压被杂质降低之后。 然而，在一些设计中，形成的氢氧气体通过 z 排出。电池盖内的触媒盒重新化合成水，不会因放气而流失水分，电池维护量小，更安全。 然而，任何逸出的氢氧气体都可能被火花点燃并导致危险的爆炸。 在连接或断开电池连接时或在静电充电的情况下（例如，塑料外壳因摩擦）或因感应电压启动启动器后，首先存在产生火花的风险。 因此，装有铅酸电池的密闭房间一定要通风，以防万一。

铅酸电池的使用寿命可以长达数年。