电车电瓶一般指的是铅酸蓄电池或锂离子电池,以下是它们的存电原理:
铅酸蓄电池存电原理
- 充电过程
- 充电时,外接电源提供电能,电流从电池的正极流入,负极流出。在正极板上,硫酸铅()在充电电流的作用下,与水发生反应,生成二氧化铅()和硫酸(),电极反应式为:。
- 在负极板上,硫酸铅得到电子,生成海绵状铅()和硫酸根离子,电极反应式为:。
- 随着充电的进行,电池内的硫酸浓度逐渐升高,电解液密度增大,电池储存的化学能增加。
- 放电过程
- 当电车使用电池供电时,电池内部发生化学反应,将化学能转化为电能。在负极,海绵状铅失去电子变成铅离子(),并与电解液中的硫酸根离子结合生成硫酸铅,电极反应式为:。
- 在正极,二氧化铅在硫酸的作用下得到电子,生成铅离子,并与硫酸根离子结合也生成硫酸铅,同时有水生成,电极反应式为:。
- 放电过程中,硫酸不断被消耗,电解液密度逐渐降低,电池的化学能逐渐转化为电能释放出来。
锂离子电池存电原理
- 充电过程
- 充电时,外部电源施加电压,锂离子从正极材料的晶格中脱出,通过电解液向负极移动。在负极,锂离子嵌入到负极材料的晶格中,同时电子通过外电路从正极流向负极,以维持电荷平衡。
- 以常见的钴酸锂()为正极、石墨为负极的锂离子电池为例,在正极的反应式为:,在负极的反应式为:。
- 随着充电的进行,更多的锂离子嵌入到负极材料中,电池储存了电能,表现为电池电压升高。
- 放电过程
- 放电时,锂离子从负极材料的晶格中脱出,通过电解液向正极移动,同时电子从负极通过外电路流向正极,为用电设备提供电流。
- 在正极,锂离子重新嵌入到正极材料的晶格中,发生与充电时相反的反应。此时,电池内部的化学能转化为电能,为电车的电机等设备提供动力,电池电压逐渐降低。