一、水在充放电中的作用
放电过程:是硫酸和正极氧化铅、以及负极的铅发生的反应,带电正负离子的运动,产生了电流,形成电路,以及硫酸铅。硫酸铅是不溶于水的,所以拆开一个完全没有电的电池,我们会看到白色的絮状物。充电过程:电极两端加电后,原本不溶于水的硫酸铅在电压下,被迫分离,形成二价铅离子和硫酸根离子,分别向负极和正极涌动。电子是不进入溶液内的,所以才会让带电离子替代电子在溶液中运动。
负极:铅离子运动到正极后,接受电极上的电子,被还原成了固体铅。正极:铅离子被进一步氧化,形成4价的铅离子,4价铅离子是高富帅,夺走水分子中的氧,形成了二氧化铅,这个情况下,原来水中的h就像被抢了媳妇的单身汉,找了硫酸铅的原配so4,凑合着过起了小日子。
二、为什么会失水?失水的危害
充电过程是在电极两端加电,内部发生完全充电反应所需的电随着硫酸铅的减少,电流值理应发生相应的减少。原因很简单,溶液中所有铅离子和硫酸根离子反方向运动产生电流,离子越来越少,内部电流越来越小,所需外部电流自然也是越来越小。
如果充电两端加载的电流比内部铅离子运动所需的大,多余的电流就会去电解溶液中的水,产生氢气和氧气。产生了氢气和氧气,这个过程就是不可逆的失水过程。铅蓄电池的充放电能力是2c,也就是最大允许的充电电流是标准容量的一半,比如20a电池,最大允许10a的充电电流。实际到了充电后期的时候,所需的充电电流已经很少了,甚至不到1a。如果充电后期继续大电流充电,将会电解大量的水,进而造成电瓶失水。
失水后的电瓶,如果不及时补充水,极板不在溶液中的部分,原本絮状硫酸铅就会在极板上盐化,这是个不可逆的过程。后续再进行通电,也无法将硫酸根和二价铅分离开,重溶液中执行运动产生电流。后续由于极板参与反应的面积部分越来越小,进而降低电瓶容量。所以,条件允许情况下,是需要补充蒸馏水的。
三、胶体电池
胶体电池实际上是水中添加了某种化学物质,将原本该形成絮状分散的硫酸铅转变为胶体分散的胶状。胶状并非我们想象中的固体,实际依然是水中的一种流体形态。虽然如此,实际上依然是水在其中参与反应,并且一样会失水,以及极板盐化。所以也是需要补水维护的。