蓄电池活性物质：能量存储与释放的核心载体

蓄电池作为二次电池的核心代表，其核心特性在于活性物质的可逆性。通过化学反应的可逆循环，蓄电池能

够反复充放电，实现化学能与电能的高效转换。本文将深入探讨蓄电池活性物质的组成、反应机制及其对

电池性能的影响。

一、蓄电池活性物质的定义与分类

蓄电池的活性物质是指参与电化学反应的正负极材料及电解质，其特性直接决定电池的能量密度、循环寿

命和稳定性。根据电池类型不同，活性物质可分为以下几类：

铅酸电池：正极为二氧化铅（PbO₂），负极为海绵状铅（Pb），电解质为稀硫酸（H₂SO₄）。

锂离子电池：正极为钴酸锂（LiCoO₂）、磷酸铁锂（LiFePO₄）等，负极为石墨或硅基材料，电解质为锂

盐有机溶液。

镍氢电池：正极为氧化镍（NiOOH），负极为储氢合金（如LaNi₅），电解质为氢氧化钾（KOH）溶液。

二、活性物质的可逆反应机制

蓄电池的可逆性体现在充放电过程中活性物质的化学转化与再生。以铅酸电池为例：

放电过程：

正极反应：PbO₂ + H₂SO₄ + 2H⁺ + 2e⁻ → PbSO₄ + 2H₂O（还原反应）

负极反应：Pb + H₂SO₄ → PbSO₄ + 2H⁺ + 2e⁻（氧化反应）

总反应：Pb + PbO₂ + 2H₂SO₄ → 2PbSO₄ + 2H₂O

充电过程：通过外加电流驱动上述反应逆向进行，使PbSO₄恢复为Pb和PbO₂。

这一可逆循环的关键在于活性物质的结构稳定性。铅酸电池中，多孔海绵状铅和二氧化铅的微观结构允许

离子高效嵌入与脱出，而硫酸铅的生成与分解需在电解液中保持动态平衡。

三、活性物质对电池性能的影响

能量密度：活性物质的质量比容量（如铅的260mAh/g）和体积比容量决定电池的储能上限。

循环寿命：活性物质在反复充放电中的结构稳定性（如锂离子电池正极材料的层状结构崩塌问题）直接影

响电池寿命。

自放电与内阻：二次电池的自放电率（如镍氢电池月自放电约20%）通常高于一次电池，但其低内阻（铅酸

电池约0.1Ω）支持大电流放电。

蓄电池活性物质的可逆性是二次电池区别于一次电池的核心特征。通过优化材料设计（如纳米结构调控、

掺杂改性）和合成工艺（如电化学原位合成），可进一步提升活性物质的反应效率和循环稳定性。未来，

随着新型活性材料的开发，蓄电池将在储能、电动汽车等领域发挥更关键的作用，推动能源转型的加速实

现。