ECTIVE铅酸电池是怎么工作的？

了解铅酸系列中的差异并找出优缺点。

1859 年由法国医生 Gaston Planté 发明，铅酸是第一种用于商业用途的可充电电池。尽管年代久远，但铅化学在今天仍在广泛使用。它的流行有充分的理由；铅酸在每瓦成本基础上可靠且便宜。很少有其他电池能像铅酸电池一样廉价地提供大量电力，这使得电池对于汽车、高尔夫球车、叉车、船舶和不间断电源 (UPS) 具有成本效益。

铅酸电池的板栅结构由铅合金制成。纯铅太软，无法支撑自身，因此添加少量其他金属以获得机械强度并改善电气性能。最常见的添加剂是锑、钙、锡和硒。这些电池通常被称为“铅锑”和“铅钙”。

添加锑和锡可以改善深度循环，但这会增加耗水量并增加平衡的需要 。钙减少自放电，但正极铅钙板有过充时因栅极氧化而生长的副作用。现代铅酸电池还利用硒、镉、锡和砷等掺杂剂来降低锑和钙的含量。

铅酸很重，深度循环时不如镍基和锂基系统耐用。完全放电会导致应变，每次放电/充电循环都会永久性地夺走电池的少量容量。当电池处于良好的工作状态时，这种损失很小，但一旦性能下降到标称容量的一半，衰减就会增加。这种损耗特性在不同程度上适用于所有电池。

根据放电深度，用于深循环应用的铅酸可提供 200 至 300 次放电/充电循环。其循环寿命相对较短的主要原因是正极板栅腐蚀、活性物质耗尽和正极板膨胀。这种老化现象在升高的工作温度和吸收高放电电流时会加速。（参见 BU-804：如何延长铅酸电池寿命）

给铅酸电池充电很简单，但必须遵守正确的电压限制。选择低电压限制可以保护电池，但这会导致性能不佳并导致负极板上硫酸盐的累积。高电压限制可提高性能，但会在正极板上形成栅极腐蚀。如果及时维修，硫酸盐化可以逆转，但腐蚀是永久性的。（参见 BU-403：充电铅酸。）

铅酸不适合快速充电，对于大多数类型，充满电需要 14-16 小时。电池必须始终以充满电的状态存放。低电量会导致硫酸盐化，这是一种会破坏电池性能的情况。在负电极上添加碳可以减少这个问题，但这会降低比能。（参见 BU-202：新型铅酸系统。）

铅酸的寿命适中，但不像镍基系统那样容易记忆，电荷保持力在充电电池中最好。NiCd 在三个月内损失了大约 40% 的储存能量，而铅酸在一年内自放电量相同。铅酸电池在低温下工作良好，在零度以下条件下运行时优于锂离子电池。根据德国亚琛工业大学 (2018) 的数据，富液式铅酸的成本约为每千瓦时 150 美元，是电池中成本最低的一种。
 

铅酸电池（VRLA），是一种电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池。铅酸电池放电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；充电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。

　　一个单格铅酸电池的标称电压是2.0V，能放电到1.5V，能充电到2.4V；在应用中，经常用6个单格铅酸电池串联起来组成标称是12V的铅酸电池，还有24V、36V、48V等。

　　铅酸蓄电池电动势的产生

　　（1）铅酸蓄电池充电后，正极板是二氧化铅（PbO2），在硫酸溶液中水分子的作用下，少量二氧化铅与水天生可离解的不稳定物质—氢氧化铅（Pb（OH）4），氢氧根离子在溶液中，铅离子（Pb）留在正极板上，故正极板上缺少电子。

　　（2）铅酸蓄电池充电后，负极板是铅（Pb），与电解液中的硫酸（H2SO4）发生反应，变成铅离子（Pb2），铅离子转移到电解液中，负极板上留下多的两个电子（2e）。

　　（3）可见，在未接通外电路时（电池开路），由于化学作用，正极板上缺少电子，福极板上多余电子，两极板见就产生了一定的电位差，这就是电池的电动势。