鉛酸蓄電池

鉛酸蓄電池（短鉛蓄電池）是一種蓄電池，其中電極由鉛或二氧化鉛組成，電解液由稀硫酸組成。

鉛酸電池被認為可靠且價格低廉，使用壽命長達數年。 與其他類型的蓄電池相比，它們的質量相對于體積較大，能量密度低至 0.11 MJ/kg。 就體積而言，能量密度與其他蓄電池相似。 最著名的應用是機動車的啟動電池。 它們還用作電動汽車的儲能裝置。 然而，由于大質量和它們的溫度依賴性，它們只能在有限的范圍內用于此目的。 高重量也可以發揮優勢，例如在叉車中，鉛酸蓄電池還用作后軸上的配重。

鉛酸槽電池由一個耐酸外殼和兩個鉛板或鉛板組組成，其中一個作為正極，另一個作為負極，以及填充 37%（按質量計）的硫酸(H2SO4) 作為電解質 電極板緊密嵌套，中間有隔板，例如由穿孔波紋聚氯乙烯 (PVC) 制成，可防止相互直接接觸（短路）。 連接件和接線片由金屬鉛制成，尤其是在啟動器電池中。

在放電（中性）狀態下，一層硫酸鉛 (II) (PbSO4) 沉積在兩個電極組上。 充電時，正極有一層氧化鉛（IV）（PbO2），負極由或多或少的多孔鉛（海綿鉛）組成。

酸密度也是電荷狀態的量度。 充電電池約為 1.28 g/cm3（xxx 充電），放電電池約為 1.10 g/cm3（xxx 放電，深度放電）。 充電或放電狀態與電解液密度呈線性關系并變化每 0.01 g/cm3 增加約 5.56%，例如 1.28 g/cm3→xxx，1.19 g/cm3→50%，1.104 g/cm3→2% 剩余容量。

鉛酸電池的作用模式可以用充電和放電期間或吸收電流時發生的化學過程來說明。

放電過程中發生以下化學過程：

負極：

P b + S O 4 2 ? ? P b S O 4 + 2 e ?

陽極：

P b O 2 + S O 4 2 ? + 4 H + + 2 e ? ? P b S O 4 + 2 H 2 O

放電由自發的歧化組成。

加載時，過程發生在相反的方向，這是一個強制歧化的問題。

放電和充電時的整體反應：

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

鉛酸蓄電池的放電發生在右側的能量釋放，充電發生在左側的能量供應。

電位差，即最終產生的電壓，現在可以從電化學系列電壓中計算出來。

四氧化鉛在硫酸溶液中不穩定。

氫氣的過電壓首先使電池充電成為可能，它減緩了電解自放電。

電池的標稱電壓為 2V，但根據充電狀態和充電或放電電流，電壓在約 1.75 至 2.4V 之間變化。能量密度為 0.11 MJ/kg（30 Wh/kg），而現代 NiMH細胞幾乎達到三倍的價值。

銅酸電池可以在短時間內輸送大電流，因此具有很高的功率密度。 例如，此屬性對于車輛和啟動器電池是必需的，并且是鉛酸蓄電池的優勢之一。 另一方面，由于這種特性，短路會導致極高的電流，從而導致燒傷（工具發熱）或火災（布線）。 發生短路時，電極會變形。

為避免意外短路，啟動電池應始終首先斷開接地極（車輛的負極）并最后連接。 這避免了短路的可能性，短路可能是由于在接地極未斷開的情況下處理正極并同時接觸車輛底盤而導致的（例如，如果導電工具滑落）。

鉛酸電池充電所需的氫氣過電壓會受到貴金屬和鐵、鎳和鈷雜質的干擾。 如果硫酸中存在此類金屬鹽（例如來自污染的鉛），則相應的金屬會在充電過程中優先積聚在鉛電極的表面并在那里形成局部元素，從而降低氫的過電壓。 然后電池在進一步充電過程中只會產生氫氣； 它“放氣”并且不再形成鉛涂層。 這樣的電池不能再充電。 原則上，充電過程中會產生氫氧氣體。 自放電過程中也會產生氫氧氣體，尤其是在氫氣的過電壓被雜質降低之后。 然而，在一些設計中，形成的氫氧氣體通過 z 排出。電池蓋內的觸媒盒重新化合成水，不會因放氣而流失水分，電池維護量小，更安全。 然而，任何逸出的氫氧氣體都可能被火花點燃并導致危險的爆炸。 在連接或斷開電池連接時或在靜電充電的情況下（例如，塑料外殼因摩擦）或因感應電壓啟動啟動器后，首先存在產生火花的風險。 因此，裝有鉛酸電池的密閉房間一定要通風，以防萬一。

鉛酸電池的使用壽命可以長達數年。