Neue Blei-Säure-Systeme: Fortschritte und Anwendungen | DE
Die meisten Batteriesysteme ermöglichen heutzutage eine relativ schnelle Aufladung, typischerweise innerhalb einer Stunde, und können Energie in ähnlicher Zeit entladen. Blei-Säure-Batterien zeichnen sich jedoch durch ihre Fähigkeit zur Hochstromentladung aus, erfordern jedoch über 14 Stunden für eine vollständige Aufladung. Diese einzigartige Eigenschaft, gepaart mit der Notwendigkeit periodischer Ausgleichsladungen zur Bekämpfung von Sulfatierung, stellt Herausforderungen dar.
Der träge Prozess der Bildung und Auflösung von Bleisulfat auf der negativen Elektrode aus reinem Blei ist ein Hauptanliegen. Dieses Phänomen führt während des Ladevorgangs zu Wasserstoffentwicklung und Wasserverlust und begrenzt die Ladefähigkeit der Batterie. Im Laufe der Zeit graviert sich Bleisulfatkristalle ein, was die Leistung weiter reduziert.
Um diese Einschränkungen zu bewältigen, integrieren neue Blei-Säure-Systeme Kohlenstoff in die negative Elektrode, was vielversprechende Ergebnisse liefert.
Die Advanced Lead-carbon (ALC)-Technologie begegnet der Sulfatanreicherung, indem sie Kohlenstoff in die negative Elektrode einbindet und die Batterie in einen quasi-asymmetrischen Supercapacitor verwandelt. Diese Verbesserung steigert die Lade- und Entladeleistung erheblich. ALC-Batterien werden als Ersatz für herkömmliche Starterbatterien in Start-Stopp-Anwendungen und 48-Volt-Mikro- und Mild-Hybridsystemen getestet. Ihre schnelle Ladekapazität, insbesondere während der rekuperativen Bremsung, übertrifft die herkömmlicher Blei-Säure-Batterien. Darüber hinaus bieten ALC-Batterien Vorteile gegenüber Lithium-Ionen-Pendants wie geringere Kosten, Betriebsfähigkeit bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt und Unabhängigkeit von aktiver Kühlung. Sie können zwischen 30 und 70 Prozent Ladestand betrieben werden, ohne dass Sulfatierungsprobleme auftreten, und halten länger als herkömmliche Blei-Säure-Batterien. Sie zeigen jedoch einen schnellen Spannungsabfall bei der Entladung, ähnlich dem Verhalten eines Supercapacitors.
Die Enhanced Flooded Battery (EFB)-Technologie hat sich als kostengünstige Lösung für den Start-Stopp-Modus in Fahrzeugen erwiesen. Obwohl sie nicht so robust ist wie Absorbent Glass Mat (AGM)-Batterien, übertreffen EFB-Batterien herkömmliche Flüssigbatterien in dieser Anwendung, wenn auch mit Einbußen bei der Leistung.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Fortschritte in der Blei-Säure-Batterietechnologie, insbesondere durch die Integration kohlenstoffbasierter Materialien, den Schlüssel zur Erschließung des ungenutzten Potenzials bleibasierter Systeme darstellen. Diese Innovationen versprechen eine verbesserte Leistung, eine reduzierte Sulfatierung, eine verbesserte Leitfähigkeit und eine erhöhte Ladefähigkeit, die die Evolution von Blei-Säure-Batterien vorantreiben.
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