铅酸蓄电池的充放电过程是一种什么反应(铅酸蓄电池的充放电原理是什么)
导语：铅酸蓄电池充放电过程物理参数和相关名词说明
铅酸蓄电池不耐用的原因，除了无镉化和电池减重，电池组的单体数量和充电器的储电方法影响蓄电池的使用寿命。敬请参阅【铅酸蓄电池充电方法严重影响循环次数】
蓄电池极板无镉化后，硫酸铅晶体容易变粗变大，硫化速度加快，使用寿命缩短
蓄电池减重后，重量轻极板薄，内阻大容量低，温升高容量下降快，使用寿命短
电池组由几只12V的电池串联，真正的害群之马是单体电池硫化：硫化单体储电期和恒压前期电压上升量逐步减少，充电更加不足硫化速度更快；其它单体储电期和和压前期电压上升量逐步增加，过度充电增加内阻上升更快
电池组串联的单体数量越多，高电压单体数量增加，低电压单体的电压下降越快，硫化速度加快，电池组寿命缩短
铅酸蓄电池通常采用【恒流+恒压+浮充】三段式智能充电：新电池单体电压差别小，充放电次数增加，单体电压差别逐步变大；最低电压由14.55V逐步下降到小于14.45V，充电不足储电少，内阻小温升低放电多，充放电后PbSO4含量高，硫酸铅晶体容易变粗变大硫化
【1】充放电过程物理参数
时间，电流 I ，电压U，储电位｛电动势｝E，内阻R，温升，析气电压Ux
电池组所有单体的充电时间和电流相同；储电位和内阻差别引发电压和温升差别；电压和温升差别导致储电量和内阻上升速度差别
【2】热量来源和温升危害
充放电过程化学反应方程式
PbSO4+2H2O+PbSO4==PbO2+2H2SO4+Pb
1）充电过程：U=E+IR，电能转化为化学能
储电位E上升，H2SO4浓度上升，内阻上升
电压上升到析气电压｛常温14.10V｝析气开始
析气功耗大失水量多，H2SO4浓度高内阻大
能量损耗=内阻损耗+析气功耗，转化为热能
温升高的危害：温度上升，内阻上升，储电位下降，析气电压下降，充电多能耗大储电少
2）放电过程：U=E-IR，化学能转为电能
内阻损耗转为热能
温升高的危害：温度上升，储电位下降，内阻上升，放电电压下降快放电量少
【3】充放电过程能量转换
充电量=放电量+充放电内阻损耗+析气功耗
1）充电量=储电量+析气功耗+充电内阻损耗
功率P=IU=IE+I²R，∫IUdt=充电量
∫IEdt=储电量+析气功耗，∫I²Rdt=内阻损耗
析气功耗=∫I²（U-Ux）dt，常温Ux=14.10V
储电量=∫IEdt-析气功耗=∫IUdt-能量损耗
能量损耗【内阻损耗+析气功耗】转化为热能
2）放电量=储电量-放电内阻损耗
功率P=IU=IE-I²R，∫IUdt=放电量
∫I²Rdt=内阻损耗转化为热能
【4】三段式智能充电说明
蓄电池采用【恒流+恒压+浮充】三段式充电
新电池储电位高内阻差别小，单体充电电压差别小，最低14.55V，最高14.85V
随着充放电次数增加，单体电池的电压差别逐步变大，最低小于14.45V充电不足，最高大于14.85V过度充电
1）恒流期单体充电电压主动上升
恒流前期：储电位低内阻小，温升低内阻分压上升慢，充电电压上升慢
恒流后期：储电位高内阻大，充电电压大于14.10V，析气功耗转为热能，温升高内阻分压上升快，充电电压上升快
转恒压电压：14.5V✖️单体数量
过度充电单体：失水多内阻大，内阻损耗∫I²Rdt大，温升高内阻分压上升快，电压上升快率先进入析气，温升更高充电电压上升更快，转恒压时电压大于14.65V
充电不足单体：失水少内阻小，内阻损耗∫I²Rdt小，温升低内阻分压上升慢，充电电压上升缓慢，转恒压时电压小于14.45V
2）恒压期单体充电电压被动升降
能量损耗｛内阻损耗+析气功耗｝正比于电流的平方，恒压期电流下降发热减少，温度下降导致储电位上升内阻下降
过度充电单体：转恒压时储电位比较高，内阻大温升高；恒压前期温度下降快，储电位上升多内阻分压下降少，电压上升量逐步增加；恒压后期温度继续下降，储电位上升少内阻分压下降多，电压平稳或者下降
充电不足单体：转恒压时储电位低，内阻小温升低；恒压前期温度下降少，储电位上升少内阻分压下降多，电压上升量逐步减少；恒压后期温度变化少、储电位和内阻分压变化少，电压平稳或者上升
【5】充电不足硫化 过度充电内阻大
蓄电池硫化：附着在极板上的硫酸铅晶体过多过密，逐步粗化堵塞极板上的孔隙，活性物质和电解液被隔离开来，储电能力下降
1）充电不足单体PbSO4含量高易硫化
充电电压低于14.45V的单体电池，充电不足PbSO4的化学反应不充分，充电后吸附在极板上的PbSO4含量多
充电不足单体：累计失水量少内阻小，电池发热少温升低，储电位下降少内阻上升少，放电电压高放电量多，放电后PbO2和Pb含量少，吸附在极板上的PbSO4含量多
充放电后PbSO4含量高，蓄电池不工作时，硫酸铅晶体容易变粗硫化，堵塞极板上的间隙孔导致储电能力下降
2）过度充电单体累计失水多内阻大
充电电压大于14.85V的单体电池，过度充电析气功耗大析气量多，累计失水多H2SO4浓度高内阻大，储电量随内阻上升而下降
3）充电不足和过度充电狼狈为奸
一旦出现充电不足硫化单体，就会产生过度充电内阻大单体；电池组储电位之和下降快，单体内阻和温升差别大，恒压期逐步延长
充电不足单体再充电电压下降，恒压期延长；过度充电单体再充电电压上升，过度充电时间延长，过度充电增加内阻上升更快
过度充电单体内阻上升更快，再充电电压上升更快；充电不足单体再充电电压更低，充电更加不足硫化更快
【6】【转灯无望】引发【热失控】
充电不足单体储电位下降多内阻上升少，过度充电单体储电位下降正比于内阻上升
储电位下降多，单体内阻和温升差别大，恒压期逐步延长发展到转灯无望
转灯无望电流上升到2.0A出现充电异常；异常继续充电产生热失控
1）恒压期【转灯无望】｛以6020为例｝
恒压期电流 I =｛73.5-ΣEi）/ΣRi
硫化单体：储电位低，温升低内阻小
内阻大单体：储电位低，温升高内阻更大
储电位之和ΣEi低：恒压前期上升慢，恒压后期上升缓慢或者不再上升
｛73.5-ΣEi｝数值大：恒压前期下降慢，恒压后期下降缓慢或者不再下降
内阻之和ΣRi大：恒压前期下降快，恒压后期下降缓慢或者不再下降
充电电流 ：恒压后期不再下降或者反而上升，不再下降电流大于0.6A充电器不转灯
2）【充电异常】继续充电引发【热失控】
充电不足硫化加深，过度充电内阻变大，储电位之和逐步减少，转灯无望电流逐步上升到2.0A出现充电异常
异常继续充电引发热失控，充鼓处于高温高电压高电流状态下的过度充电单体
【7】充放电过程相关名词
充电电压U=E+IR，充电量=∫IUdt
放电电压U=E-IR；放电量=∫IUdt
内阻损耗=∫I²Rdt；析气功耗=∫I²（U-Ux）dt
储电量=∫IEdt-析气功耗=充电量-能量损耗
能量损耗｛内阻损耗+析气功耗｝转化为热能
温度上升：内阻上升，储电位和析气电压下降
温升高的危害：充电时充电量多，能量损耗大储电量少；放电时电压下降快放电量少
【恒流+恒压+浮充】三段式充电
恒流期电压主动上升，恒压期电压被动升降
低电压单体：恒流期和恒压前器电压上升量逐步减少，充电电压逐步下降
高电压单体：恒流期和恒压前期电压上升量逐步增加，充电电压逐步上升
单体电池合理充电电压：14.60V～14.80V
充电不足：充电电压小于14.45V
过度充电：充电电压大于14.85V
电池硫化：充电不足单体充放电后PbSO4含量高，附着在极板上的硫酸铅逐步增加，蓄电池不工作时硫酸铅晶体逐步粗化，堵塞极板上的孔隙，活性物质和电解液被隔离开来，蓄电池的储电能力下降
电池内阻大：过度充电单体析气功耗大，累计失水量多，H2SO4浓度高，内阻上升快
转灯无望：充电不足与过度充电共存，储电位之和下降快，单体内阻和温升差别大，恒压期电流下降逐步减慢发展到不可能下降到0.6A，充电时间逐步延长发展到不转灯
充电异常：转灯无望电流逐步上升到2.0A
热失控：异常继续充电充鼓过度充电单体
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