Das Versagen von Blei-Säure-Batterien ist das Ergebnis einer Kombination aus vielen Faktoren. Sie hängt nicht nur von den inneren Faktoren der Platte ab, wie der Zusammensetzung des aktiven Materials, der Kristallform, der Porosität, der Plattengröße, dem Gittermaterial und der Struktur usw., sondern auch von einer Reihe äußerer Faktoren, wie der Entladestromdichte, der Elektrolytkonzentration und -temperatur, der Entladetiefe, dem Wartungszustand und der Lagerzeit usw. Die wichtigsten externen Faktoren werden hier vorgestellt.
Entleerungstiefe
Die Entladungstiefe ist das Ausmaß, in dem die Entladung während der Nutzung zu stoppen beginnt. 100% Tiefe bedeutet, dass die volle Kapazität freigesetzt wird. Die Lebensdauer von Blei-Säure-Batterien wird stark von der Entladetiefe beeinflusst. Der Schwerpunkt der Konstruktionsüberlegungen liegt auf der Verwendung von tiefen Zyklen, flachen Zyklen oder der Verwendung von schwimmenden Ladungen. Wird eine Batterie mit geringem Ladezyklus für den Deep-Cycle-Betrieb verwendet, versagt die Blei-Säure-Batterie schnell.
Da das Bleidioxid, das positive aktive Material, nicht fest miteinander verbunden ist, entsteht beim Entladen Bleisulfat, das beim Laden wieder zu Bleidioxid wird. Das molare Volumen von Bleisulfat ist größer als das von Bleioxid, und das Volumen des aktiven Materials vergrößert sich während der Entladung. Wenn ein Mol Bleioxid in ein Mol Bleisulfat umgewandelt wird, erhöht sich das Volumen um 95 %. Durch wiederholtes Schrumpfen und Ausdehnen wird die Bindung zwischen den Bleidioxidteilchen allmählich gelockert, so dass sie leicht abfallen können. Wenn nur 20 % des aktiven Materials eines Mols Bleidioxid entladen werden, wird der Grad der Schrumpfung und Ausdehnung stark reduziert und die Zerstörung der Bindekraft erfolgt langsam. Je größer die Entladetiefe, desto kürzer ist also die Lebensdauer.
Grad der Überladung
Bei einer Überladung wird eine große Menge Gas ausgeschieden. Das aktive Material der positiven Platte ist dann einem Gasdruckstoß ausgesetzt, der die Ablösung des aktiven Materials fördert; außerdem ist die Gitterlegierung der positiven Platte einer starken anodischen Oxidation und Korrosion ausgesetzt, so dass die Überladung der Batterie zu einer Verkürzung der Nutzungsdauer führt.
Wirkung der Schwefelsäurekonzentration
Die Erhöhung der Säuredichte wirkt sich zwar positiv auf die Kapazität der positiven Platte aus, erhöht aber die Selbstentladung der Batterie und beschleunigt die Korrosion des Plattengitters, was ebenfalls zur Lockerung und Ablösung des Bleidioxids beiträgt. Mit zunehmender Säuredichte in der Batterie sinkt die Lebensdauer.
Auswirkung der Entladungsstromdichte
Mit zunehmender Entladestromdichte sinkt die Lebensdauer der Batterie, da sich unter den Bedingungen hoher Stromdichte und hoher Säurekonzentration das Bleidioxid der positiven Elektrode löst und abfällt.
Eine weitere Fehlerart ist der Wasserverlust. Bei offenen Batterien gehört der Wasserverlust zur normalen Wartung. Bei verschlossenen Batterien sollte dies unter strenger Kontrolle nicht vorkommen. Daher wird Wasserverlust nicht als Fehlerart berücksichtigt. Das Problem des Wasserverlustes in verschlossenen Batterien tritt vor allem bei E-Bikes auf. Das liegt daran, dass der Wert der konstanten Spannung für das Laden zu hoch ist.
Einfluss der Temperatur
Die Lebensdauer von Blei-Säure-Batterien verlängert sich mit dem Anstieg der Temperatur. Zwischen 10℃ und 35℃ kann jede Erhöhung um 1℃ die Lebensdauer um etwa 5-6 Zyklen verlängern, zwischen 35℃ und 45℃ kann jede Erhöhung um 1℃ die Lebensdauer um mehr als 25 Zyklen verlängern; über 50℃ verkürzt sich die Lebensdauer der Batterie aufgrund des Kapazitätsverlusts der negativen Sulfidelektrode.
Die Lebensdauer der Batterie nimmt mit der Temperatur über einen bestimmten Temperaturbereich zu, da die Kapazität mit der Temperatur steigt. Wenn die Entladekapazität gleich bleibt, nimmt die Entladetiefe bei höheren Temperaturen ab und die Lebensdauer des Festkörpers wird verlängert.
