铅酸电池化学反应
铅酸蓄电池的工作原理及反应
所有电池都是作为电力和能源来源的电化学系统。 每个系统有 2 个电极（正极和负极）、电解质和隔膜。 大多数电化学系统将金属氧化物或氧本身作为正极，将金属作为负极。 这些系统可以进一步分类为一次电池和二次电池。 原电池为一次性使用；而二次电池可以多次放电和充电。
下表给出了一些商业上建立和成功的二次电池：
| 电化学系统 | 正极 | 消极的 | 电解质 | 评论 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 铅酸蓄电池 | 过氧化铅 PBO2 | 海绵状铅金属 | 稀硫酸 | 反应中使用的电解质 + 导电电子离子 | ||
| 锂离子电池 | 锂与钴、镍、锰、铁的氧化物 | 石墨、硅（嵌入）结合锂 | 锂盐用有机溶剂混合物 | 电解质在 2 个电极之间传导锂离子 - 无化学反应 | ||
| 镍镉 | 羟基氧化镍 Ni(O) OH | 镉金属 | 稀氢氧化钾 | 电解质只传导电子离子 | ||
| 镍金属氢化物 | 羟基氧化镍 Ni(O) OH | 金属合金中吸收的氢 | 稀氢氧化钾 | 电解质只传导电子离子 | ||
铅酸电池化学反应：
铅酸蓄电池有3个主要工作部件：
- 二氧化铅 (PbO₂) 形成多孔正极。
- 海绵状条件下的铅形成多孔负极。
- 密度从 1.200 到 1.280 比重不等的稀硫酸是电解质。 在 VRLA 电池中，酸的体积很小。 因此，通常使用更高比重的酸（如 1.300 -1.320）来实现设计容量。
当电池接负载（放电）时，负极板上的铅原子分裂成铅离子（Pb²⁺）和2个电子。 构成电流基本单位的电子起源于负极板，并通过负极端子流入外部电路。
通过负载后，电子到达正极。 电子将二氧化铅转化（还原）为铅离子。
在正极和负极中，铅离子 (Pb²⁺) 与硫酸反应生成硫酸铅。 （格莱斯顿的双硫酸盐理论）。 在镍镉电池、锂离子电池等其他电化学系统中，电解质不参与反应。 它们的作用只是在两个电极之间传导离子。
放电时的反应——铅酸电池化学反应
放电过程中的反应（这是电池的主要功能）
铅（负） → 铅²⁺ + 2 e⁻ —————————— 1
PbO₂（正） Pb⁴⁺ + 2 e⁻ → Pb²⁺ —————————–2
Pb²⁺ + SO₄²⁻（来自酸） → PbSO₄ （在两个电极中）——–3
充电过程中 放电的铅酸电池，所有 3 个反应都发生在相反的方向，以上是铅酸电池中发生的简化的化学和电化学反应，使其成为最可靠的可充电电池系统或 二次电池系统。
一次电池和二次电池有什么区别？ 原电池在使用&扔&不能充电；二次电池，on 充电，所有 3 个组件 – 正极、负极和酸都再生。
因此创建了可充电或二次电池/电池。 因此得名二次电池
内部氧循环-铅酸电池化学反应
在 VRLA 蓄电池充电过程中：
在正极板上放出 O2 气体并产生质子和电子。
2H2O → 4H + + O2 ↑ + 4e-………… 1
2Pb + O2 → 2PbO
2PbO + 2H 2 SO 4 → 2PbSO 4 + 2H 2 O
——————————————————
2Pb + O2 + 2H 2 SO 4 → 2PbSO 4 + 2H 2 O + 热量………… 2
—————————————————–
但是，这是一个充电过程，因此产生的硫酸铅必须再次转化为铅；硫酸是通过电化学途径通过与质子（氢离子）和电子反应生成的，这些质子是在正极板上水在充电时分解产生的。
2PbSO 4 + 4H + + 4e − → 2Pb + 2H 2 SO 4 ……… 3
充放电反应-铅酸电池化学反应
原电池或电池组的反应特定于系统或化学：
以铅酸电池为例：
Pb + PbO 2 + 2H 2 SO 4放电 ↔ 充电 2PbSO 4 + 2H 2 O E° = 2.04 V
在镍镉电池中
Cd + 2NiOOH + 2H 2 O 放电 ↔ 充电 Cd(OH) 2 + 2Ni(OH) 2 E° = 1.32 V
在 Zn-Cl 2电池中：
Zn + Cl 2放电 ↔ 充电 ZnCl 2 E° = 2.12 V
在丹尼尔单元格中（这是一个初级单元格；这里注意没有可逆箭头）
Zn + Cu 2+放电 ↔ 充电 Zn 2+ + Cu(s) E° = 1.1 V
电池内部的放电和充电反应过程中会发生什么？ 铅酸电池化学反应
电解质：2H 2 SO 4 = 2H + + 2HSO 4‾
负极板：Pb° = Pb 2+ HSO 4 + 2e
Pb 2+ + HSO 4‾ = PbSO 4 ↓ + H +
⇑ ⇓
正极板：PbO 2 = Pb 4+ + 2O 2-
铅4+ + 2e = 铅2+
Pb 2+ + 3H + + HSO 4‾ +2O 2- =PbSO 4 ¯ ↓+ 2H 2 O
硫酸是一种强电解质，它被分解为氢离子和硫酸氢根离子（也称为硫酸氢根离子）。
