Kein Auslaufen, keine Wartung, Sicherheit des Blei-Säure-Batterie-Separators

1) Ladeeigenschaften von Blei--Säure-Batterien:
Wie in der Abbildung dargestellt, steigt die Klemmenspannung während der anfänglichen Ladephase schnell an (Segmente A-B). Dies ist auf den schnellen Anstieg der Schwefelsäure zurückzuführen, die sich in den Plattenporen bildet, wenn sich das Bleisulfat auf den Platten in Blei und Bleidioxid umwandelt. Nach Erreichen von Punkt B steigt die Spannung allmählich und langsam an (Segmente B-C). Dies ist auf die zunehmende Schwefelsäurekonzentration in den Plattenporen und das allmähliche Gleichgewicht zwischen der Diffusionsrate nach außen zurückzuführen. Bei etwa 90 % Ladung wandelt sich der größte Teil des PbSO₄ auf den Plattenoberflächen in PbO₂ und Pb um. Eine fortgesetzte Aufladung führt zu einer erheblichen Wasserzersetzung, was zu einer erheblichen Ansammlung von Wasserstoff auf der negativen Platte führt. Wasserstoff ist ein schlechter Leiter und erhöht den Innenwiderstand. Gleichzeitig bildet Sauerstoff eine Peroxidelektrode auf der positiven Platte und erhöht so das positive Elektrodenpotential. Der erhöhte Innenwiderstand und das Elektrodenpotential führen dazu, dass die Klemmenspannung wieder schnell ansteigt (Abschnitte C-D). Bis zum Punkt D hat sich praktisch das gesamte PbSO₄ auf den Plattenoberflächen in PbO₂ und Pb umgewandelt. An beiden Batteriepolen beginnt eine Gasentwicklung, was auf „Überladung“ hinweist. Der Ladevorgang sollte abgebrochen werden.

Um eine Überladung der Batterie zu verhindern, ist die maximale Ausgangsspannung von Kfz-Lichtmaschinen typischerweise auf 14 ± 0,2 V begrenzt.

Ladeeigenschaften von Blei--Säurebatterien

2) Konstantstrom-Entladungseigenschaften von Blei--Säure-Batterien:
Wie in der Abbildung dargestellt, fällt die Klemmenspannung innerhalb kurzer Zeit schnell ab, wenn sich die Batterie zu entladen beginnt (Segment A-B). Dies ist auf die Reaktion zwischen den aktiven Materialien in den Platten und Schwefelsäure zurückzuführen, die die Menge an Schwefelsäure in den Poren verringert und zu einem plötzlichen Anstieg des Wassers führt, wodurch die Elektrolytdichte in den Poren stark abnimmt. Die Spannung fällt dann langsamer ab (Segment B-C). Dies ist auf das dynamische Gleichgewicht zwischen dem Wasser in den Poren und der Permeation des Elektrolyten mit höherer --Dichte außerhalb der Platten zurückzuführen, was die Abnahme der Elektrolytdichte innerhalb der Poren verlangsamt. Bei Punkt C haben sich die meisten aktiven Materialien auf den Platten in Bleisulfat umgewandelt. Mit zunehmender Menge an Bleisulfat, die sich auf der Plattenoberfläche und in den Poren bildet, wird es für den Elektrolyten außerhalb der Platten schwieriger, in die Poren einzudringen, was zu einem schnellen Abfall der Klemmenspannung führt. An Punkt D sinkt die Batteriespannung auf etwa 1,75 V und die Entladung endet. Über Punkt D hinaus befindet sich die Batterie in einem Zustand der Tiefentladung und eine fortgesetzte Entladung führt zur Beschädigung der Batterie.

Entladeeigenschaften von Blei--Säurebatterien