在放電過程中，通過放電回路正極板上的二氧化鉛得到電子，負極板上的鉛失去電子，分別產生二價鉛（Pb2+）并且與電解液中的硫酸作用，在各自極板上沉淀為硫酸鉛（PbSO4）；析出的氧離子和氫離子化和成水。隨著放電的進行，電解液濃度下降，正、負極板上的硫酸鉛逐漸積累。當這個過程發展到一定的程度，放電極化現象越來越重。

正極板的電勢越來越趨向于負，負極板電勢越來越趨向于正，電解液中硫酸的密度越來越低，電池的電壓低到終止電壓，放電就必須終止。在充電過程中，溶液中的二價鉛離子將電子傳給外電路氧化為正四價鉛（Pb4+），同時電解液水（HO2）中的氧離子和正四價鉛進入正極板的二氧化鉛晶格。

由于溶液中的二價鉛被消耗，于是正極板上的硫酸鉛不斷溶解，二氧化鉛不斷生成；負極板上的硫酸鉛先溶解成二價鉛和硫酸根（SO4），二價鉛接受充電回路傳來的電子在負極板上還原成鉛。同時電解液中留下的氫和硫酸根合成硫酸。隨著充電的進行，極板上的硫酸鉛逐步溶解，電解液濃度不斷提高。當這個過程進行到一定程度，充電極化現象越來越重，正、負極板先后分別析出氧和氫。

充電電流越來越多的產生水解，電解液中硫酸密度越來越高，正極板電勢趨向最正，負極板電勢趨向最負，電池電壓不斷升高，最終恢復到上述充滿電的狀態。
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