Die Blei-Säure-Batterie ist seit Jahren eine zuverlässige und kostengünstige Lösung in der Welt der Energiespeicherung. Diese Batterien werden branchenübergreifend eingesetzt, von Automobilen bis hin zu Notstromsystemen. Bei all ihren Vorteilen lauert jedoch eine Gefahr, die Sicherheits- und Leistungsbedenken aufwirft: thermisches Durchgehen. In diesem Artikel besprechen wir das thermische Durchgehen in Blei-Säure-Batterien, warum es auftritt und wie man es verhindern kann.

Thermal Runaway definiert

Unter thermischem Durchgehen versteht man einen sich letztendlich selbst verstärkenden Prozess, bei dem die Temperatur einer Batteriezelle oder eines Akkupacks aufgrund mehrerer interner Faktoren unkontrolliert ansteigt. Sobald die erzeugte Wärme die Wärmeableitungskapazität überschreitet, beginnt ein Teufelskreis, der zu einem Temperaturanstieg führt, der schließlich zum Ausfall der Batterie, zum Auslaufen oder sogar zur Explosion führen kann. Ein besseres Verständnis der Ursachen wird die Risiken wirksam reduzieren, sofern sie bekannt sind.

Ursachen für thermisches Durchgehen in Blei-Säure-Batterien

A. Überladung und ihre Auswirkungen auf die Batterietemperatur

Eine Überladung liegt vor, wenn eine Batterie mit Spannungen geladen wird, die über den empfohlenen Werten liegen. Während die zur Aufrechterhaltung des Ladezustands der Batterie erforderliche Lademenge akzeptabel bleibt, sammelt sich bei übermäßigem Laden zusätzliche Energie in der Batterie an. Durch diese zusätzliche Energie entsteht Wärme, die zu einem Temperaturanstieg in der Batterie führt. Die Chemie der Batterie wird instabil, was die Wärmeerzeugungsrate erhöht und schließlich zu einem thermischen Durchgehen führt. Daher sind geeignete Lademethoden unerlässlich, um dieses Szenario zu vermeiden.

B. Interne Kurzschlüsse und ihr Beitrag zum thermischen Durchgehen

Interne Kurzschlüsse entstehen dadurch, dass der Separator zwischen den positiven und negativen Platten einer Batterie beschädigt wird. Dies kann unter anderem auf physische Schäden oder Herstellungsfehler zurückzuführen sein. Dadurch entsteht eine direkte elektrische Verbindung zwischen den Platten mit schnellem Stromfluss. Dieser überschüssige Strom führt zu einer übermäßigen Wärmeentwicklung, die schnell zu hohen Temperaturen führen kann, die die Batterie schnell überhitzen können. Interne Kurzschlüsse verstärken das Risiko eines thermischen Durchgehens, indem sie den Innenwiderstand der Batterie erhöhen und zu unkontrollierten Reaktionen führen. Regelmäßige Batterieinspektionen und -wartungen erweisen sich als hilfreich, um Probleme frühzeitig zu erkennen und zu beheben, bevor sie außer Kontrolle geraten.

C. Elektrolyttrocknung und ihre Auswirkung auf die Batteriewärmeerzeugung

Der Elektrolyt in einer Blei-Säure-Batterie dient als wichtiges Medium für den Ionenaustausch und ermöglicht so den Betrieb der Batterie. Unter bestimmten Umständen, beispielsweise bei hohen Temperaturen oder im Dauerbetrieb, kann der Elektrolyt jedoch langsam verdampfen. Ein geringerer Elektrolytstand behindert die effiziente Wärmeableitung und hat zur Folge, dass die Innentemperatur der Batterie ansteigt. Dieser Temperaturanstieg erhöht die chemischen Reaktionen innerhalb der Batterie, was zu einer beschleunigten Alterung und möglicherweise zu einem thermischen Durchgehen führt, das bei unbeaufsichtigter Überwachung und Aufrechterhaltung eines angemessenen Elektrolytstands auftritt.

So vermeiden Sie Situationen, die zu einem thermischen Durchgehen führen

Bei Blei-Säure-Batterien könnte eine Kombination proaktiver Maßnahmen eingesetzt werden, um ein thermisches Durchgehen zu verhindern:

• Ladekontrolle: Beachten Sie die vom Hersteller empfohlenen Ladespannungen und -dauern, um eine Überladung auszuschließen.

• Routineinspektionen: Überprüfen Sie die Batterien regelmäßig auf physische Schäden, Elektrolytverlust oder Korrosion.

• Temperaturüberwachung: Die Temperaturüberwachungssysteme sollten eingesetzt werden, um den anormalen Temperaturanstieg sofort zu erkennen.

• Richtige Belüftung: Installieren Sie Batterien in gut belüfteten Bereichen, um die Wärmeableitung zu erleichtern.

• Wartung: Reinigen und warten Sie die Batteriepole und -anschlüsse regelmäßig, um den Widerstand zu verringern und die Wärmeentwicklung zu erhöhen.

Das Fazit

Das thermische Durchgehen stellt eine große Gefahr für die Sicherheit und Lebensdauer von Blei-Säure-Batterien dar. Durch das Verständnis der Ursachen und die Ergreifung vorbeugender Maßnahmen können Benutzer die Vorteile von Blei-Säure-Batterien voll ausschöpfen und gleichzeitig die mit thermischem Durchgehen verbundenen Risiken minimieren. Das potenzielle Risiko katastrophaler Ausfälle kann durch angemessene Nutzung, Überwachung und Wartung erheblich reduziert werden, wodurch eine sicherere Haltung hinsichtlich der Zuverlässigkeit von Energiespeicherlösungen gewährleistet wird.