科學匯｜電瓶車的蓄電池是怎麼工作的
錢江晚報·小時新聞 記者 鄭琳
4月5日凌晨3點多，杭州筧橋橫塘九區一民房發生火災，起火民房有兩兄妹被困，一死一傷。
據瞭解，這次火災的原因很可能與電瓶車有關。其實，因電瓶車充電不規範導致的火災事故很多，幾年前，因為小區居民私拉電線，杭城甚至有40輛電瓶車一起被燒燬的事故。
電瓶車是我們常見的日用品，有的家庭每天都會使用，其中的蓄電池如果使用不當就可能造成火災。那麼，蓄電池的工作原理是什麼？如何才能防止這樣的火災呢？
本期我們邀請杭州市建蘭中學科學教研組長曹鍵老師，為同學們解讀蓄電池的秘密。
蓄電池工作原理
一個化學方程
同學們是否注意到，平時我們使用的電瓶車，或汽車裡，都有一個很重的大方塊？沒錯，那就是可以啟動電瓶車和汽車的電瓶，也就是蓄電池。
這是一種可以充電、放電的電池。它的工作原理，是將化學能轉化為電能。為什麼電瓶那麼重？因為，如今應用最廣泛的蓄電池是“鉛酸蓄電池”，有金屬鉛和鉛的化合物做成的，當然很重了。
現代密封鉛酸蓄電池具有完全密封，安全可靠等優點。缺點也很明顯：壽命短、太重。
那麼鉛酸蓄電池是怎麼放電和充電的呢？中學化學知識可以派上用場了。曹老師告訴大家，其實，一個化學反應式就能說清它的原理。
蓄電池內有個陽極，材料是膏狀二氧化鉛（PbO2），俗稱“鉛膏”；還有一個陰極，是海綿狀的純鉛（Pb），它們浸在電解液硫酸（HSO）中，兩極間會產生2伏的化學電勢，會有電流產生。
在放電過程中，正極二氧化鉛（PbO2）和負極鉛（Pb）放電過程中兩極都生成了硫酸鉛，隨著放電的不斷進行，硫酸逐漸被消耗，同時生成水，使硫酸的濃度逐漸降低。這個過程可以用下面這個化學方程式來表達。
放電過程：Pb+PbO+2HSO=2PbSO+2HO
蓄電池的充電反應，其實就是上面這個放電反應的逆反應。正負極板上的硫酸鉛分別變成二氧化鉛和海綿狀鉛，電解液中的水分子不斷消耗，硫酸分子不斷生成，硫酸濃度不斷升高。
充電過程：2PbSO+2HO=Pb+PbO+2HSO
通常見到的蓄電池是12伏的，也就是6組2伏的電池組裝成的。它由極板、隔板、電解液和殼體組成。
極板是其中的核心部件，有正極板和負極板，它們是由耐腐蝕且有一定強度的材料製成的板子，呈柵格網片狀。正極板的柵格中填塗的就是膏狀二氧化鉛，而負極的柵格里填塗活性鉛。
電解液用純硫酸與純蒸餾水按一定比例混合而成，一般工業用的硫酸與自來水不能用作電解液，否則會損壞極板。外殼要符合抗震、耐酸、耐熱的標準。
過度使用或過度充電
都會讓蓄電池“短命”
我們從上面的電池放電的化學方程式裡就能看出，放電時，電解液硫酸的濃度會不斷降低，而兩個鉛板上會產生越來越多的硫酸鉛。如果電池過度放電，極板上會形成硫酸鉛的結晶，失去活性，這會使得電池壽命減少，甚至報廢。
因此，在蓄電池電量剩下20-30%時，就應該充電，防止“虧電行駛”。
如果長時間不使用電池，電池也會完全報廢。因為，即使是在不用的時候，蓄電池的內部也一直存在微弱的自放電，長期不用會使電量嚴重虧損直至報廢。通常情況下，如果隔一個月補充電，可以防止電池報廢。
忽略電池的壽命，後果不僅僅是導致電池報廢。雖然說現代的蓄電池封裝很嚴密，一般情況下是安全可靠的，但是如果使用不當，嚴重的情況下就會引起火災。原因很明顯，因為鉛酸蓄電池裡是裝著硫酸的，這可是腐蝕性很強的“大殺器”。
“很多人對電池超期服役並不重視，更有甚者購買返修過的舊電池，會引起漏液。”曹老師說，“漏液經外殼流向電池架、下層電池，造成電池架腐蝕、甚至有可能造成下層電池短路，發生起火、爆炸情況。”
此外，電瓶的電充滿之後，如果繼續處於充電狀態，也容易引發火災。因為充電過程中，硫酸濃度不斷升高，水含量越來越少，極板溫度也會升高。過度充電容易造成電解液中的水被電解，產生氣體、電池鼓包。而電極上的活性物質會脫落。
所以說，電瓶車上的電瓶，充電時間應該是指示燈變綠後就停止為最好。許多電瓶車使用者認為充電時間越長電池電量越足，這是非常錯誤的。晚上充電白天用，一定是過度充電，這樣的電池會鼓漲，壽命縮短。
另外，如果充電器與原蓄電池廠家提供的引數不匹配，充電時容易電壓過高，使得電池失水加劇，升溫加劇導致爆炸。
如何防止電瓶車發生火災
勤檢查，避免線路老化造成線路短路；
防進水，儘量避免在雨天、積水路段行駛，以防止電機進水，充電時短路起火。
記斷電，充電時一定要遠離易燃物品，並將充電器放置在比較容易散熱的地方，充電時間不能過長，尤其不要持續一整夜。
停規範，不要把電動車停放在共用走道、樓梯間、安全出口處等。
考考你
普通電動車的充電插口內有金屬插腳，在使用過程中絕不能拿硬幣、手等去觸碰，如圖甲。
（1）圖乙是某種電動車的區域性電路圖。如果硬幣碰到充電插口的兩個金屬插腳，就會造成蓄電池___路（選填“通”、“斷”或“短”）。
（2）這種電動車的蓄電池總電壓為48V，人體不能觸碰蓄電池兩極，原因是
（3）對蓄電池充電時，蓄電池相當於電路中的___（選填“電源”、“用電器”、“開關”或“導線”）。
答案：
（1）短
（2）蓄電池的總電壓高於人體安全電壓，會造成觸電事故
（3）用電器
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