铅酸电池的工作原理

放电过程中的化学作用

       当电极通过电阻连接时，电池放电和电子流动的方向与充电时相反。当电池完全放电时，阳极为过氧化铅 (PbO2)，阴极为金属海绵铅 (Pb)。

       每个硫酸根离子（SO4-）向阴极移动并到达那里放弃两个电子成为自由基SO4，攻击金属铅阴极并根据化学方程式形成白色的硫酸铅。

       氢原子与 PbO2 接触，因此它会攻击并形成硫酸铅 (PbSO4)，根据化学方程式，它的颜色和水呈白色。氢离子移动到阳极并到达阳极从阳极接收一个电子并成为氢原子。

铅酸电池的工作原理

       两个电极浸入溶液中并连接到直流电源，则氢离子带正电并移向电极并连接到电源的负极端子。带负电的 SO4- 离子向连接到供电干线正极端子（即阳极）的电极移动。当硫酸溶解时，其分子分解成正氢离子 (2H+) 和硫酸根负离子 (SO4-) 并自由移动。

       电线连接电极，则电流将通过外部电路从正极板流向负极板，即电池能够提供电能。直流电源断开并且电压表连接在电极之间，它将显示它们之间的电位差。

       铅酸电池充电期间，铅阴极仍为铅，但铅阳极转化为过氧化铅，呈巧克力色。方程式产生的氧气与氧化铅反应并形成过氧化铅 (PbO2)。

       氢离子从阴极获取一个电子，每个硫酸根离子从阳极获取两个负离子并与水反应生成硫酸和氢酸。

充电过程中的化学作用

       带正电的氢离子向阴极移动并从那里接收两个电子并形成氢原子。硫酸分子分解成 2H+ 和 SO4- 离子。阳极和阴极连接到直流电源的正极和负极。根据化学方程式，氢原子与硫酸铅阴极反应形成铅和硫酸。

       放弃其额外的两个电子成为自由基SO4，SO4—离子移动到阳极，与硫酸铅阳极反应，根据化学方程式生成过氧化铅和硫酸铅。

       充电和放电由下面给出的单个可逆方程表示。

       该等式应向下读取放电，向上读取充电。

锂离子电池化学

       锂离子 (Li+) 参与驱动电池的反应。嵌入是指元素的带电离子可以“保持”在主体材料的结构内而不会显着干扰它。在锂离子电池的情况下，锂离子与阳极结构内的电子“结合”。当电池放电时，嵌入的锂离子从阳极释放出来，然后穿过电解质溶液被吸收（嵌入）在阴极中。锂离子电池中的两个电极均由可以嵌入或“吸收”锂离子（有点像镍氢电池中的氢阴离子）的材料制成。

       为了维持阴极中的电荷平衡，等量的一些带正电的嵌入锂离子溶解到电解质溶液中。当电池充电时，阴极会发生氧化反应，这意味着它会失去一些带负电的电子。在可以使用电池之前，需要给它充电。它们移动到阳极，在那里它们被嵌入石墨中。这种嵌入反应还将电子沉积到石墨阳极中，以“束缚”锂离子。锂离子电池在完全放电状态下开始其寿命：其所有锂离子都嵌入阴极内，其化学成分还不具备产生任何电能的能力。