Vom französischen Arzt erfunden Gaston Planté1859 war Bleisäure die erste wiederaufladbare Batterie für den kommerziellen Einsatz.Trotz ihres fortgeschrittenen Alters wird die Bleichemie auch heute noch häufig eingesetzt.Es gibt gute Gründe für seine Beliebtheit;Bleisäure ist zuverlässig und kostengünstig, gemessen an den Kosten pro Watt.Es gibt nur wenige andere Batterien, die so kostengünstig Strom liefern wie Bleisäure. Dies macht die Batterie für Autos, Golfautos, Gabelstapler, Schiffe und unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) kostengünstig.
Die Gitterstruktur der Blei-Säure-Batterie besteht aus einer Bleilegierung.Reines Blei ist zu weich und würde sich nicht selbst tragen, daher werden kleine Mengen anderer Metalle hinzugefügt, um die mechanische Festigkeit zu erhalten und die elektrischen Eigenschaften zu verbessern.Die häufigsten Zusatzstoffe sind Antimon, Kalzium, Zinn und Selen.Diese Batterien werden oft als „Blei-Antimon“ und „Blei-Kalzium“ bezeichnet.
Die Zugabe von Antimon und Zinn verbessert den Tiefenzyklus, erhöht jedoch den Wasserverbrauch und erhöht die Notwendigkeitausgleichen.Kalzium reduziert die Selbstentladung, aber die positive Blei-Kalzium-Platte hat den Nebeneffekt, dass sie bei Überladung aufgrund der Gitteroxidation wächst.Moderne Blei-Säure-Batterien nutzen zusätzlich Dotierungsstoffe wie Selen, Cadmium, Zinn und Arsen, um den Antimon- und Kalziumgehalt zu senken.
Bleisäure ist schwer und bei tiefen Zyklen weniger haltbar als Systeme auf Nickel- und Lithiumbasis.Eine vollständige Entladung verursacht eine Belastung und jeder Entlade-/Ladezyklus entzieht dem Akku dauerhaft einen kleinen Teil seiner Kapazität.Dieser Verlust ist gering, solange sich die Batterie in einem guten Betriebszustand befindet, aber der Schwund nimmt zu, sobald die Leistung auf die Hälfte der Nennkapazität sinkt.Diese Abnutzungseigenschaft gilt für alle Batterien in unterschiedlichem Ausmaß.
Abhängig von der Entladetiefe ermöglicht Bleisäure für Deep-Cycle-Anwendungen 200 bis 300 Entlade-/Ladezyklen.Die Hauptgründe für die relativ kurze Zyklenlebensdauer sind Gitterkorrosion an der positiven Elektrode, Erschöpfung des aktiven Materials und Ausdehnung der positiven Platten.Dieses Alterungsphänomen wird bei erhöhten Betriebstemperaturen und der Aufnahme hoher Entladeströme beschleunigt.
Das Laden einer Blei-Säure-Batterie ist einfach, allerdings müssen die richtigen Spannungsgrenzen beachtet werden.Durch die Wahl einer niedrigen Spannungsgrenze wird die Batterie geschützt, dies führt jedoch zu einer schlechten Leistung und zu einer Sulfatbildung auf der negativen Platte.Eine hohe Spannungsgrenze verbessert die Leistung, führt jedoch zu Gitterkorrosion auf der positiven Platte.Während die Sulfatierung bei rechtzeitiger Wartung rückgängig gemacht werden kann, ist Korrosion dauerhaft.
Bleisäure eignet sich nicht zum Schnellladen und bei den meisten Typen dauert eine vollständige Aufladung 14–16 Stunden.Die Batterie muss immer im vollen Ladezustand gelagert werden.Eine niedrige Ladung führt zu Sulfatierung, einem Zustand, der die Leistung der Batterie beeinträchtigt.Das Hinzufügen von Kohlenstoff zur negativen Elektrode verringert dieses Problem, verringert jedoch die spezifische Energie.
Blei-Säure-Batterien haben eine mäßige Lebensdauer, sind aber nicht anfällig für Gedächtnisverluste wie Systeme auf Nickelbasis, und die Ladungserhaltung ist bei wiederaufladbaren Batterien am besten.Während NiCd in drei Monaten etwa 40 Prozent seiner gespeicherten Energie verliert, entlädt sich Bleisäure in einem Jahr in gleicher Menge.Der Blei-Säure-Akku funktioniert gut bei kalten Temperaturen und ist dem Lithium-Ionen-Akku beim Betrieb bei Minusgraden überlegen.Laut RWTH, Aachen, Deutschland (2018) liegen die Kosten für die überschwemmte Bleisäure bei etwa 150 US-Dollar pro kWh und gehören damit zu den niedrigsten bei Batterien.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 13. November 2021