Schnellladung und Pulsladung von Bleibatterien

Die Schnellladung von Bleibatterien ist vor allem für den Einsatz in Elektrofahrzeugen ein wichtiges Mittel, um die tägliche Reichweite zu erhöhen. Vor allem bei der Schnellladung tritt die Nebenreaktion der Wasserzersetzung in der Bleibatterie gegenüber der Ladereaktion mehr und mehr in den Vordergrund. Die Wasserzersetzung senkt die Lebensdauer der Batterie nicht nur durch den Verlust des Wassers, sondern führt über den Sauerstoffkreislauf in verschlossenen Batterien auch zu einer deutlichen Erwärmung derselben. Zum Einen begünstigt dies wiederum die Wasserzersetzung, was bis zum "Thermal Runaway" führen kann, zum Anderen senkt die erhöhte Temperatur die Lebensdauer der Batterie. In dieser Arbeit wurde daher daran gearbeitet, durch geziehlte Beeinflussung der Reaktionskinetik durch Pulsladeverfahren das Gleichgewicht zwischen Lade- und Gasungsreaktion zur Ladereaktion hin zu verschieben. Über Modellrechnungen wurde gezeigt, daß die Pulsladung dazu ein geeignetes Instrument darstellt. In der Praxis ist diese Beeinflussung der direkten Messung nicht ohne weiteres zugänglich. Trotzdem konnte mit verschiedenen Methoden (Wärmehaushalt, Ladefaktor, Druckentwicklung, Potentialverlauf) gezeigt werden, daß das Verfahren eine Verminderung der Gasungsreaktion um mindestens Faktor 2 bewirkt. Bei der Optimierung ist allerdings zu beachten, daß eine starke Abhängigkeit von den Batterieparametern existiert, so daß es keine allgemein gültigen Empfehlungen geben kann. Zusätzlich wurde noch der Einfluß der Pulsladung auf Lebensdauer und Energiedichte der Batterie untersucht. Der Einfluß auf die Lebensdauer ist sehr vom speziellen Aufbau der verwendeten Batterie abhängig und kann sowohl eine positive als auch eine negative Auswirkung haben. Der Einfluß auf die Energiedichte konnte mit den zur Verfügung stehenden Mitteln nicht nachgewiesen werden, wenn auch die feinere Aktivmassenstruktur, die die Steigerung der Energiedichte bewirkt, gemessen werden konnte