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1.铅酸蓄电池的工作原理



　　19世纪中期，铅酸蓄电池的问世解决了部分用电设备的随机用电问题。但历经100多年的发展，其工作原理基本上没有什么变化，它的正常充放电的化学方程式为：

    　　

　以上正常充放电化学方程式为理想化的原理方程式，似乎只要不受到机械损伤，一块铅酸蓄电池可无休止地使用下去，完成充放电过程。



　　蓄电池在充电时，正极由硫酸铅(PbSO4)转化为二氧化铅(PbO2)后将电能转化为化学能储存在正极板中;负极由硫酸铅(PbSO4)转化为海绵状铅(海绵状Pb)后将电能转化为化学能储存在负极板中。



　　蓄电池在放电时，正极由二氧化铅(PbO2)变成硫酸铅(PbSO4)而将化学能转换成电能向负载供电，负极由海绵状铅(海绵状Pb)变成硫酸铅(PbSO4)而将化学能转换成电能向负载供电。



　　当然，肯定要在正极和负极同时以同当量同状态下(如充电或放电态)进行电化学反应才能实现上述充电或放电过程的，任何时候任何情况下都不可能由正极单独或由负极单独来完成上述电化学反应的。由此可知，如果一只铅酸蓄电池中正极板是好的，而负极板坏了的话，那就等于这只铅酸蓄电池变成了报废铅酸蓄电池了。同样，如果一只铅酸蓄电池中的负极板是好的，而正极板坏了的话，这只铅酸蓄电池也只能是一只报废铅酸蓄电池了。除此之外，正极板中可以参加能量转换的物质量(活性物质的量)与负极板中可以参加能量转换的物质量(活性物质的量)要互相匹配。如果不匹配，一个多，一个少的话，那个多出来的部分是一种浪费，而且每一种参加电化学反应的物质与另一物质相匹配的量都是不同的，为此把每一种物质可将一个安培小时的电量转化为化学能储存起来的量叫做电化当量(即电能与化学能相互转换的相当物质的量)，每一种活性物质的电化当量都是由其电化反应方程式计算出来的。



　　当蓄电池的电化学反应式由左向右进行时，是铅酸蓄电池的放电反应。当蓄电池的电化学反应式由右向左进行时，是铅酸蓄电池的充电反应。



　　从蓄电池的电化学反应式中可以看出，在铅酸蓄电池放电时，正极必须有1个克分子量的二氧化铅，负极必须有1个克分子量的海绵状铅，同时还应有2个克分子量的硫酸参与这个放电过程才能顺利进行。利用法拉第定律中的法拉第常数，通过上述电化学反应方程式，经过计算后得知：二氧化铅的电化当量为41.46g/Ah，海绵状铅的电化当量为33.87g/Ah。这就是说：要使铅酸蓄电池放出一个安培小时的电量来，正极必须有41.46g的二氧化铅活性物质，同时负极必须有33.87g海绵状铅活性物质在有足够量的硫酸存在下才能实现。要使铅酸蓄电池放出l00Ah的电量来，正极必须有4146g二氧化铅，负极要有3387g海绵状铅才能实现。这就从原理上说明了铅酸蓄电池的电容量为什么会是由活性物质量的多少来决定的道理。这也是用户在购买铅酸蓄电池时，为什么说质量大的铅酸蓄电池比质量小的铅酸蓄电池质量好的根本原因所在。当然，这里列出的电化当量只是一个理论值。