Blei-S\u00e4ure-Batterien weisen typischerweise Coulombische Effizienzen von 85% und Energieeffizienzen in der Gr\u00f6\u00dfenordnung von 70% auf. Blei und Bleidioxid, die aktiven Materialien auf den Platten der Batterie, reagieren mit Schwefels\u00e4ure im Elektrolyten, um Bleisulfat zu bilden. Das Bleisulfat bildet sich zun\u00e4chst in einem fein verteilten, amorphen Zustand und wandelt sich leicht zur\u00fcck in Blei, Bleidioxid und Schwefels\u00e4ure, wenn die Batterie aufgeladen wird.<\/p>\n
Eigenschaften und Anwendungen<\/h2>\n
Die Blei-S\u00e4ure-Batterie ist relativ schwer f\u00fcr die Menge an elektrischer Energie, die sie liefern kann. Ihre niedrigen Herstellungskosten und ihre hohen Spitzenstromwerte machen sie dort verbreitet, wo ihre Kapazit\u00e4t (\u00fcber etwa 10 Ah) wichtiger ist als Gewicht und Handhabung. Ein Nachteil dieser Batteriechemie ist ihre hohe Empfindlichkeit gegen\u00fcber Tiefentladungen im Vergleich zu anderen Batteriesystemen. Aufgrund der hohen Dichte von Blei ist die spezifische Energie der Batterien recht gering.<\/p>\n
Die meisten Blei-S\u00e4ure-Batterien weltweit sind f\u00fcr das Starten, Beleuchten und Z\u00fcnden (SLI) von Automobilen vorgesehen, mit gesch\u00e4tzten 320 Millionen Einheiten, die 1999 ausgeliefert wurden. 1992 wurden etwa 3 Millionen Tonnen Blei zur Herstellung von Batterien verwendet. Industrielle Anwendungsfelder f\u00fcr Blei-S\u00e4ure-Batterien sind als Traktionskraft f\u00fcr Bergbaufahrzeuge, Gabelstapler und als station\u00e4re Energiequellen wie Notstromversorgung (USV) und Signalstationen f\u00fcr Eisenbahnen und Telekommunikation.<\/p>\n
Aufbau einer Blei-S\u00e4ure-Batterie<\/h2>\n
Die negative Elektrode einer Blei-S\u00e4ure-Batterie besteht aus schwammigem oder por\u00f6sem Blei. Das Blei ist por\u00f6s, um die Bildung und Aufl\u00f6sung von Blei zu erleichtern. Die positive Elektrode besteht aus Bleioxid. Beide Elektroden sind in einer elektrolytischen L\u00f6sung aus Schwefels\u00e4ure und Wasser eingetaucht. Falls die Elektroden durch physische Bewegungen der Batterie oder \u00c4nderungen in der Dicke der Elektroden miteinander in Kontakt kommen, trennt eine elektrisch isolierende, aber chemisch durchl\u00e4ssige Membran die beiden Elektroden. Diese Membran verhindert auch einen elektrischen Kurzschluss durch den Elektrolyten.<\/p>\n
Die Nennspannung einer Zelle betr\u00e4gt etwa 2 V, aber die Spannung variiert zwischen etwa 1,75 V und 2,4 V, abh\u00e4ngig vom Ladezustand (SoC) und dem Lade- oder Entladestrom. Blei-S\u00e4ure-Batterien k\u00f6nnen hohe Str\u00f6me \u00fcber kurze Zeitr\u00e4ume liefern und haben eine hohe Leistungsdichte. Blei-S\u00e4ure-Batterien k\u00f6nnen eine recht lange Lebensdauer von mehreren Jahren erreichen. Jedoch ist die Spannungsregulierung hierbei entscheidend. Insbesondere in Autos als Starterbatterie ist dies oft unzureichend genau, so dass nur 2 bis 4 Jahre Nutzung typisch sind. Antriebsbatterien oder Speicherbatterien k\u00f6nnen eine Lebensdauer von 5 bis 15 Jahren erreichen, abh\u00e4ngig von Qualit\u00e4t und Beanspruchung. Diese Batterien unterscheiden sich jedoch erheblich von Autobatterien. Wenn Blei-S\u00e4ure-Batterien gleicher Kapazit\u00e4t und Gr\u00f6\u00dfe, aber unterschiedlichen Gewichts vorliegen, h\u00e4lt in der Regel die schwerere Batterie l\u00e4nger, da die Bleirahmen st\u00e4rker sind. Die Leistungsbewertung bei Neu ist davon nicht direkt betroffen, da eine schw\u00e4chere Bleistruktur auch mit einer gro\u00dfen aktiven Oberfl\u00e4che gestaltet werden kann.<\/p>\n
Das Altern von Blei-S\u00e4ure-Batterien wird haupts\u00e4chlich durch interne Korrosion der Bleistruktur der Elektroden, die Bildung feiner Kurzschl\u00fcsse und durch Sulfatierung des Bleis verursacht.<\/p>\n
![\"Composition](\"https:\/\/www.electricity-magnetism.org\/wp-content\/uploads\/2022\/09\/lead-acid-battery-composition-anode-cathode.png\")
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