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Wie funktionieren Blei-Säure-Batterien?

Wie funktionieren Blei-Säure-Batterien?

Blei-Säure-Batterien sind billig, praktisch und funktionieren für viele Batterieanwendungen. Sie sind wahrscheinlich am bekanntesten für ihren Einsatz in Fahrzeugen, in denen sie vom Start über die Elektronik bis hin zu vielem mehr Strom liefern.

Die Blei-Säure-Batterie hat viele Vorteile für die Automobilindustrie und viele andere Anwendungen: Sie hat eine große Strom- und Stoßkapazität, was ideal ist, wenn Verbrennungsmotoren gestartet werden.

Als Technologie sind Blei-Säure-Batterien eine gut etablierte Technologie und können leicht mit Geräten mit relativ geringer Technologie hergestellt werden.

Grundlagen der Blei-Säure-Batterie: Wie funktionieren sie?

Wenn Sie sich ansehen, wie eine Blei-Säure-Batterie funktioniert, müssen Sie sich die Grundkomponenten ansehen. Die Batterie hat vergleichsweise wenige Komponenten - im Wesentlichen gibt es vier Hauptelemente:

  • Positive Platte: Dies wird mit einer Paste aus Bleidioxid bedeckt.
  • Negative Platte: Dieser besteht aus Bleischwamm.
  • Separator: Dies ist ein Isoliermaterial zwischen den beiden Platten, aber es ermöglicht dem Elektrolyten und den Ionen, die Leitung zu ermöglichen, ohne dass sich die beiden Platten berühren.
  • Elektrolyt: Diese besteht aus Wasser und Schwefelsäure

Diese Bestandteile sind alle in einem Kunststoffbehälter enthalten, der den Elektrolyten und die Batterie zusammenhält.

Die Gesamtbatterie besteht normalerweise aus mehreren Zellen, die in Reihe geschaltet sind, um die erforderliche Spannung zu erhalten, da jede Zelle eine EMF von 2,1 Volt liefern kann.

Damit die basische Blei-Säure-Zelle eine Spannung erzeugen kann, muss sie zuerst geladen werden. Die dazu bereitgestellte Spannung muss größer als die 2,1 Volt sein, damit Strom in die Zelle fließen kann. Wenn es weniger wäre, würde tatsächlich Ladung daraus herausfließen.

Nach dem Aufladen kann die Zelle oder der Akku externe Schaltkreise aufladen, die häufig über mehrere Stunden arbeiten, abhängig von der Entladung der Zelle oder des Akkus.

Blei-Säure-Batterie Selbstentladung

Die Selbstentladungseigenschaft der Blei-Säure-Batterie ist relativ gut. Bei einer Raumtemperatur von 20 ° C beträgt die Selbstentladungsrate etwa 3% pro Monat.> Theoretisch kann eine Blei-Säure-Batterie bis zu 12 Monate ohne Aufladung gelagert werden. Bei höheren Temperaturen ist die Selbstentladung jedoch höher. Bei 30 ° C nimmt die Selbstentladung zu und nach 6 Monaten ist eine Aufladung erforderlich. Wenn der Akku einige Zeit unter 60% fällt, kommt es zu Sulfatierung.

Die Sulfatierung ist ein Prozess, der die Kapazität von Blei-Säure-Batterien verringert. Während des normalen Gebrauchs bilden sich kleine Sulfatkristalle, die jedoch normal und nicht schädlich sind. Bei längerem Ladungsentzug wandelt sich das amorphe Bleisulfat jedoch in ein stabiles Kristallin um und lagert sich auf den negativen Platten ab. Dies führt zur Entwicklung großer Kristalle, die das aktive Material in der Zelle reduzieren und zu einer Verringerung der Kapazität in der Zelle führen.

Vor- und Nachteile der Blei-Säure-Batterie

Obwohl Blei-Säure-Batterien weit verbreitet sind, weil sie eine Reihe von deutlichen Vorteilen haben, haben sie auch einige Hauptnachteile. All dies muss berücksichtigt werden, wenn entschieden wird, ob diese Technologie verwendet werden soll oder nicht.

Vorteile der Blei-Säure-Batterie

  • Ausgereifte Technologie
  • Relativ billig herzustellen und zu kaufen (sie bieten die niedrigsten Kosten pro Kapazitätseinheit für wiederaufladbare Zellen)
  • Große Stromkapazität
  • Kann für eine Vielzahl von Anwendungen hergestellt werden
  • Missbrauchstolerant
  • Überladungstolerant
  • Große Auswahl an Größen und Spezifikationen verfügbar
  • Viele Hersteller weltweit

Nachteile der Blei-Säure-Batterie

  • Schlägt nach einigen Jahren fehl, verwenden Sie die Lebensdauer in der Regel 300 - 500 Zyklen
  • Kann nicht immer in verschiedenen Ausrichtungen verwendet werden
  • Ätzender Elektrolyt (kann Verbrennungen und Korrosion an Metallarbeiten verursachen)
  • Blei ist nicht umweltfreundlich
  • Säure muss sorgfältig entsorgt werden
  • Nicht zum Schnellladen geeignet
  • Muss nach dem Einbringen des Elektrolyten im geladenen Zustand gelagert werden
  • Typische Ladeeffizienz nur um 70%

Die Blei-Säure-Batterie ist sehr gut etabliert. Es ist seit über 150 Jahren im Einsatz und zählt derzeit zu den Hauptstützen der Automobilindustrie. Die Blei-Säure-Batterie hat eine hohe Stromkapazität, niedrige Kosten und ist tolerant gegenüber Missbrauch. Dies macht es ideal für viele Anwendungen. Mit der Umstellung auf umweltfreundlichere Energiequellen scheinen Elektrofahrzeuge nun die Zukunft zu sein, da Hersteller und Gesetze auf das Auslaufen des Verbrennungsmotors hinweisen. Für Elektrofahrzeuge bietet die Lithium-Ionen-Technologie eine bessere Leistung, sie sind umweltverträglicher und sie haben die Leistung, die es Elektrofahrzeugen ermöglicht, erfolgreich zu sein. Daher ist es wahrscheinlich, dass die Blei-Säure-Batterie erheblich weniger verbreitet ist.


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