电动自行车铅酸蓄电池充电过程的电化反应原理

3.电动自行车铅酸蓄电池充电过程的电化反应原理

充电时，应在外接一直流电源（充电极或整流器），使正、负极板在放电后生成的物质恢复成原来的活性物质，并把外界的电能转变为化学能储存起来。

在正极板上，在外界电流的作用下，硫酸铅被离解为二价铅离子（Pb⁺²）和硫酸根负离子（SO₄^-2）。由于外电源不断从正极吸取电子，则正极板附近游离的二价铅离子（Pb⁺²）不断放出两个电子来补充，变成四价铅离子（Pb⁺⁴），并与水继续反应，最终在正极极板上生成二氧化铅（PbO₂）。

在负极板上，在外界电流的作用下，硫酸铅被离解为二价铅离子（Pb⁺²）和硫酸根负离子（SO₄^-2），由于负极不断从外电源获得电子，则负极板附近游离的二价铅离子（Pb⁺²）被中和为铅（Pb），并以绒状铅附在负极板上。

电解液中，正极不断产生游离的氢离子（H+）和硫酸根离子（SO₄^-2），负极不断产生硫酸根离子（SO₄^-2），在电场的作用下，氢离子向负极移动，硫酸根离子向正极移动，形成电流。

充电后期，在外电流的作用下，溶液中还会发生水的电解反应。

化学反应式为：

电动自行车铅酸蓄电池在放电时，正极的活性物质二氧化铅和负极的活性物质金属铅都与硫酸电解液反应，生成硫酸铅，在电化学上把这种反应叫做“双硫酸盐化反应”。在蓄电池刚放电结束时，正、负极活性物质转化成的硫酸铅是一种结构疏松、晶体细密的结晶物，活性程度非常高。在蓄电池充电过程中，正、负极疏松细密的硫酸铅，在外界充电电流的作用下会重新变成二氧化铅和金属铅，蓄电池就又处于充足电的状态。正是这种可逆转的电化学反应，使蓄电池实现了储存电能和释放电能的功能。

电动自行车骑行者日常使用中，通常使用蓄电池的放电功能，把充电阶段作为对蓄电池的维护工作。铅酸蓄电池在充足电的情况下可以长时间保持电池内化学物质的活性，而在蓄电池放出电以后，如果不及时充足电，电池内的活性物质很快就会失去活性，使蓄电池内部产生不可逆转的化学反应。

所以无论电动自行车电池还是其他的铅酸蓄电池，生产厂家都会要求使用者对蓄电池充足电保存，并定期对电池补充电。

例如，洛阳市绿园电动车配件开发公司研制的“绿信牌”蓄电池型号规格如下：

6DzM—12：电压12V，容量12A，长152mm，宽100mm，高95mm，重量4.5kg；

6DzM—14：电压12V，容量14A，长152mm，宽100mm，高99mm，重量4.8kg；

6DzM—17：电压12V，容量17A，长181mm，宽77mm，高170mm，重量6.5kg；

6DzM—20：电压12V，容量20A，长181mm，宽77mm，高170mm，重量7kg；

6DzM—24：电压12V，容量24A，长181mm，宽77mm，高170mm，重量7.5kg。

图7-1所示为洛阳市绿园电动车配件开发公司研制的“绿信牌”蓄电池充放电特性曲线。

图7-1 绿信牌蓄电池充放电特性曲线

a）放电特性曲线 b）循环寿命特性曲线

图7-1 绿信牌蓄电池充放电特性曲线（续）

c）自放电特性曲线 d）充电特性曲线