铅酸蓄电池的动力学概述
编辑：欧模电池商城
发表时间：2021-05-27
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1.电极的极化和过电位
当金属成为阳离子进入溶液以及溶液中的金属离子沉积到金属表面的速度相等时，反应达到动态平衡，此时电极反应正逆过程的电荷和物质都达到了平衡，因而净反应速度为零，电极上没有电流流过，即外电流等于零，这时的电极电位就是平衡电极电位。当电流通过电极时，电极电位将偏离平衡值。电流越大，偏离越多。这种偏离平衡电极电位的现象称为电极的极化。
如果电极上发生的是氧化反应（如放电时，铅酸蓄电池的负极），则通过电极的电流称为阳极电流，电极电位向正方向变化，比平衡电极电位高，称为阳极极化。如果电极上发生的是还原反应（如放电时，铅酸蓄电池的正极），则通过电极的电流称为阴极电流，电极电位向负方向变化，比平衡电极电位低，称为阴极极化。过电位（超电动势）就是有极化时，电极电位与平衡电极电位的差。
极化分为三种，第一是电化学极化，电极在溶液界面间进行反应，不可逆性引起的极化。第二是浓差极化，由于反应物的消耗，或生成物的产生，不能及时地供给或疏散，造成电极电位比平衡电极电位的偏差，称为浓差极化。第三是欧姆极化，电解液、电极材料、导电材料等的欧姆电阻造成了实际电位与理论电极电位的差，称为欧姆极化。
电化学极化是由于电极上进行的电化学反应产生电子的速度，落后于电极上电子导出的速度造成的。电化学极化引起的过电位随电流密度的增加而增大，塔菲尔验证了过电位与电流密度的对数之间存在线性关系，称为塔菲尔（Tafel）方程。
n=+blg/ (1-30)
式中a、b—常数，可由试验求得。
式（1-30）是电化学常用的关系式，常数a主要取决于电极体系的本性，同时还受到电极表面处理情况的影响，以及是否有杂质干扰电极的反应；常数b是分析电极反应机理非常有用的参数。
当电极发生电化学反应时，电解液中参与反应的离子浓度产生了不平衡的问题，在放电时，铅酸蓄电池的正极（电化学阴极），需要H和S02参与反应，并结晶到电极上，负极同理。在充电时，电极反应析出离子，那么电极表面的离子浓度高于电解液中的离子浓度。离子在溶液中从一个位置到另一个位置的运动叫液相中物质的传递，简称液相传质。液相传质有三种方式：离子的扩散、离子的电迁移和对流。
由于电极极化，铅酸蓄电池在放电时，引起端电压降低，低于开路电压；而在充电时使端电压升高。一般说的极化，是三种极化的总极化，每种极化因所处的状态不同而产生的影响不同。铅酸蓄电池常温放电时，正极的浓差极化占主导，则称正极为浓差极化控制，即液相传质最慢，也称为正极液相传质控制。
浓差极化过电位用下式表示
式中通过电极的总电流
极限电流
指电极表面反应物粒子的浓度降到零。这时浓度梯度最大，达到极限值。
2.温度对反应速度的影响
物理化学理论中的阿伦尼乌斯方程，表示了活化能与反应速度的相关性。
k=xp
式中k一反应速率常数
EA一活化能（J/mol），一般为常数；R气体常数（8.3143J/molK）。式（1-32）的对数形式为
n(k)=-+(k) (1-33)
根据式（1-33）方程，反应速度常数的对数与1/7作曲线时，动力学参数的温度依赖性通常可以线性化，称为阿伦尼斯线。
在接近室温的条件下，近似的，温度增加10℃反应速度增加一倍。在电化学反应中，这意味着电流加倍。温度增加20℃，电流增加4倍；温度增加30℃，电流增加8倍。
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