1.实验目的

（1）通过实验进一步理解极化概念。

（2）了解DC-5C电池性能测试仪的原理和使用方法。

（3）测量铅蓄电池及单电极的充放电曲线。

2.实验原理

在一定的充、放电条件下（恒流或恒阻），测定电池充电（或放电）电压随充电时间（或放电时间）的变化曲线称为电池的充电（或放电）曲线。若所测的充电（或放电）曲线是单电极电势（相对于某一参比电极）随充电时间（或放电时间）的变化，此种曲线称为单电极的充电（或放电）曲线。

铅蓄电池是一种常用的二次电池，其正极为二氧化铅，负极为海绵状铅，隔板为微孔塑料板或橡胶板，电解液为硫酸溶液，其电池符号为

Pb｜H2SO4｜PbO2，Pb

当电池充、放电时，正、负极发生的电化学反应为

正极

负极

电池反应Pb+2H2SO4+Pb O2→2 Pb SO4+2H2O

根据能斯特方程，电池电动势

上式表明，H2SO4浓度对铅蓄电池的电动势有一定影响，充电时电动势随H2SO4浓度的增加而升高，放电时电动势随H2SO4浓度的减小而降低。在实际充、放电过程中，由于电极反应过程中有极化现象存在，铅蓄电池两电极间的电势差值与计算值不一致。

温度对铅蓄电池的充放电性能影响较大，如图3-28所示，20℃时，正、负极放电均达9h以上；-20℃时，正极稳定放电可达6h，负极稳定放电只能持续4h。表明铅蓄电池低温充放电性能差主要原因在负极。可以通过研究加入添加剂或稀释硫酸，提高铅蓄电池低温充放电性能。因此，测定电池和单电极的充放电曲线，对电池性能改进研究具有重要的实际意义。

图3-28　铅蓄电池正、负极放电曲线

3.仪器与试剂

DC-5C电池性能测试仪1套，2A·h铅蓄电池1个，Hg-HgSO4参比电极1个，装有Windows操作系统的微机1台，盐桥，鲁金毛细管。

4.实验步骤

（1）电池充放电曲线的测定

①连接电池充放电的测试线路，DC-5C电池性能测试的红夹子接铅蓄电池的正极，黑夹子接铅蓄电池的负极。按下电池性能测试仪的电源开关。

②启动微机进入Windows桌面后，双击“DC5”快捷图标，启动DC-5C控制程序。

③在“设定”菜单下，设定工作参数如下。(www.daowen.com)

样品质量： 数据文件名：

充电电流（在DC5面板调节）：　　放电电流（在DC5面板调节）：

充电-V限制[0（off）～255mV]：off　　充电结束间隔（0～255min）：0

放电结束间隔（0～255min）：0　　采样间隔（5～10mV）：20

充电限制电压（0～4V）：　　充电时间（0.017～99h）：

放电限制（0～4.0V/0.017～99h）：1.000V　　循环次数：1

按S键发送设置参数至DC5，按F1键设置下一台DC5。

相关键的功能说明：ESC表示退出；F3表示返回主菜单；←↑→↓表示选择项目；回车表示确认或运行。

④在主菜单下，点击“运行”，并按DC5面板的“RUN”。仪器开始运行并自动记录数据。

⑤DC-5C面板显示“ALLd”字样，表示实验结束。

（2）电池单电极充放电曲线的测定

①测定电池负极的充放电曲线时，将DC-5C的黑夹子（双线）接铅蓄电池的负极，蓝色线（电流线）接铅蓄电池的正极，红棕色线（电势线）接参比电极。

②测定电池正极的充放电曲线时，将DC-5C的红夹子（双线）接铅蓄电池的正极，绿色线（电流线）接铅蓄电池的负极，白（黑）色线（电势线）接参比电极。

③接好线后，测量操作按步骤1进行。

④实验完毕后，抬起记录笔，关掉各仪器电源开关。

5.数据记录与处理

（1）运行“DC-5C数据、曲线查看，打印软件”，查看程序，打印实验结果。

（2）根据电池充放电曲线及单电极电势曲线，分别标出实验条件下各曲线相应的充电和放电时间。

6.思考题

（1）测量单电极电势变化时选用Hg-HgSO4电极作为参比电极，能否用甘汞电极、Hg-HgO电极及Ag-AgCl电极作为参比电极？

（2）测量电池充、放电过程中单电极的电势变化，采用直流数字电表测量，能否用普通电压表测电势，为什么？