Wie schlimm ist es, eine 12-Volt-Blei-Säure-Batterie unter Spannung zu setzen?

Ich hatte heute eine hitzige Diskussion mit einigen Kollegen darüber, wie niedrig die Spannung für eine 12-Volt-Blei-Säure-Batterie ist. Sie waren der Meinung, dass der Niederspannungs-Warnsummer und die endgültige automatische Abschaltung ärgerlich und ein Sicherheitsrisiko darstellen.

• Ich hatte einen Typen, der darauf bestand, dass die Batterien 'in Ordnung' waren, selbst wenn sie ernsthaft unter Spannung standen und man so ziemlich alles auf sie werfen kann.
• Ein anderer Mann bestand darauf, dass seine Autobatterie irgendwann nur noch 2 (!) Volt beträgt, und hey, er hatte keine Probleme damit.

Ich habe beim Bootfahren immer gedacht, dass Sie Ihre 12-Volt-Batterie niemals unter 11 Volt fallen lassen, deshalb hat mich diese sehr passive Haltung ein wenig verwirrt. Stehen Daten zur Verfügung, um einen Qualitätsverlust von Bleibatterien aufgrund von Niederspannungsereignissen zu quantifizieren? Wie viel Kapazität verliere ich durch ein Niederspannungsereignis? Ich bin mir ziemlich sicher, dass ich Recht habe, aber ich benötige einige Daten.

Ihr Standpunkt kann sehr leicht anders formuliert werden.

Wenn Sie sich die Entladekurve für eine Blei-Säure-Batterie mit einer Nennspannung von 12 V oder 6 V ansehen:

Das kommt von Yuasa. Sie machen die Dinge. Es ist entweder zuverlässig oder optimistisch, sicherlich nicht pessimistisch.

Schauen wir uns die 12V an und gehen optimistisch davon aus, dass Sie nur an 0,2C-Entladung interessiert sind, bei jeder anderen Rate können dieselben Argumente mit einer anderen Leitung vorgebracht werden.

An der 12-V-Marke ist ein "Kipppunkt" erkennbar, an dem die Spannung von relativ konstant zu fallend wechselt.

Bei 11V geht es fast gerade runter.

Bei 9V fällt es sofort unter den gleichen Ladestrom.

Dies bedeutet, dass Sie am 12-V-Punkt im Wesentlichen 60% seiner Kapazität verbraucht haben. Bei 11V sind Sie effektiv 93%. Bei 9 V sind Sie bei 99,5%.

Wenn Sie nun hinzufügen, dass eine Batterie mit einer Spannung von 0 V keine chemische Initiative mehr hat, müssen Sie sie dazu motivieren, das chemische Ungleichgewicht wiederherzustellen, durch das die scheinbare Spannung und das Potential für den Stromfluss verursacht werden. Dies ist bei jeder Batterie schwierig (weshalb fast alle Batterien mit Elektroden ausgestattet sind, die chemisch aus den richtigen Materialien bestehen, um das Zellpotential zu erzeugen).

Mit SLA wird viel Energie in die chemische Rekombination von Sulfaten und Sulfiten gesteckt, wodurch viel Energie verschwendet wird. Dies führt dazu, dass zu viel Strom benötigt wird, um eine Zelle wieder einzuschalten, die bei 0 V belassen wird. Übermäßige Leistung = Wärme. Hitze = Begasung. Begasung = Feuchtigkeitsverlust. Feuchtigkeitsverlust = schlecht. Ganz zu schweigen von der normalerweise erforderlichen höheren Spannung, die viele, viele Nebenprodukte auf den Platten hinterlässt. Neben den Nebenprodukten, die bereits durch Kastration entstehen, bleibt eine AA-Batterie mit dem Gewicht und der Größe einer 6-Ah-Batterie übrig SLA.

Wenn Sie sich nun 9V nähern, wird es sehr schnell 0V. Sie werden leicht zu spät sein.

Viele Hersteller geben an, dass "Ihre Batterie bei 11,8 V leer ist". Einige Leute (ich eingeschlossen) gehen von 11 V aus. Diejenigen , die 11V verwendet oft (aber nicht immer) kümmern wissen , dass dies die untere Grenze. Genau aus diesem Grund.

Wenn sie nicht akzeptieren, dass Hunderte von Herstellern, unzählige Experten und Anwender sagen, dass Sie bei 11,8 V nicht viel mehr herausholen und es riskant ist, es zu versuchen, dann überzeugen Sie sie einfach mit die Tatsache, dass es bei 11V sowieso nicht mehr viel zu holen gibt. Getan. Alle anderen Punkte sind umstritten.

Der Grund, warum eine Autobatterie auf 2 V fallen gelassen werden und dann weiterarbeiten kann, ist, dass diese Batterie sehr schnell auf 2 V war, weil der Idiot nach einer Weile seine Lichter eingeschaltet ließ. Und weil sie normalerweise um den Faktor 2 bis 5 überdimensioniert sind, je nach Typ und Marke eines Autos, funktioniert ein verkrüppelter Wagen noch ein paar Jahre.

Und lassen Sie uns ehrlich sein, werden wir wirklich stundenlang arbeiten und nachforschen, um jemanden zu überzeugen, der es nicht einmal schafft, sich um die vereinbarten Fakten seiner Autolichter zu kümmern, die Tausende von Elektroingenieuren weltweit teilen?

Hervorragende Antwort von Asmyldof. Das Einzige, was ich hinzufügen möchte, ist Folgendes:

(1) Es gibt verschiedene Arten von Blei-Säure: die "Starterbatterie", die sehr selten sehr weit entladen werden soll, die "Antriebsbatterie", die für eine allmähliche und tiefere Entladung vorgesehen ist, die "Bereitschaftsbatterie" für den USV-Betrieb Tiefentladungen sind selten und daher werden die kumulativen negativen Auswirkungen einer solchen Tiefentladung durch die erwartete Lebensdauer und ein neues Aroma ausgeglichen, das über lange Zeiträume in einem Teilentladungszustand arbeiten kann. Sie haben alle ganz unterschiedliche Merkmale im Detail.

(2) Die Blei-Säure-Batterieindustrie ist sehr wettbewerbsfähig. Wenn Sie sich nicht durch eine neue patentierte Chemie von der Konkurrenz abheben, erhalten Sie (a) das, wofür Sie bezahlen (in Bezug auf die Qualität), und (b) kein Hersteller profitiert von der Angabe von Verwendungsgrenzen / -empfehlungen unterhalb der angegebenen Grenzen vernünftigerweise eine gute Lebensdauer von ihren Produkten zu erwarten.

Knöchelschlepper, die sagen "Oh, diese Dinger sind kugelsicher", oder "Ich habe dieses Gerät auf 2,5 V heruntergefahren und es funktioniert immer noch einwandfrei!" Normalerweise sind es nicht diejenigen, die Hunderttausende von ihren eigenen Dollars abhusten müssen, wenn die Batterien "auf mysteriöse Weise" nicht die Jahre aushalten, die sie sollten. Dies sind die Personen, die auch für Batterien mit kurzer Garantie verantwortlich sind, da es schwierig sein kann zu beweisen, dass ein Kunde eine Batterie außerhalb der angegebenen Grenzen missbraucht hat (ohne dass eine aufwändige Überwachungselektronik eingebaut ist, um dies aufzuzeichnen und zu beweisen).

Das Datenblatt des Herstellers ist König und Ihre Anwendung muss mit einer für diesen Anwendungsfall vorgesehenen Batterie abgeglichen werden. Die drei persönlichen Datenpunkte Ihres Kollegen sind wertlos, zumindest im Hinblick auf die Batterielebensdauer (und wer muss für einen vorzeitigen Austausch bezahlen).

Bei Mehrzellenbatterien ist vor allem zu berücksichtigen, dass durch Unterspannung verursachte Schäden sich auf die schwächste Zelle konzentrieren. Die Leistung dieser schwächsten Zelle ist jedoch im Allgemeinen der einschränkende Faktor für die Leistung des gesamten Akkus . Wenn alle sechs Zellen eines 12-Volt-Akkus gleich gut sind, kann das Absenken der Spannung auf 9 alle sechs Zellen auf 1,5 Volt senken, ohne dass etwas wesentlich beschädigt wird. Wenn jedoch eine der Zellen schwächer ist als die anderen, wird die Akkuspannung herabgesetzt Ein Absenken auf 9 kann dazu führen, dass die Spannung der schwachen Zelle auf 1,0 Volt abgesenkt wird, während die anderen fünf Zellen auf 1,6 Volt liegen. Wenn dies einige Male durchgeführt wird, kann die schwache Zelle noch schwächer werden, so dass ihre Spannung auf nichts abfällt, während die anderen Zellen noch bei 1,8 sind.

In Fällen, in denen ein Akkupack mit mehreren Zellen eher zum Zweck der Speicherkapazität als der Stromhandhabung verwendet wird, würde ich vermuten, dass ein Akkupack mit einer Elektronik, die mehr Strom aus stärkeren Batterien bezieht, ein besseres Lebensdauerverhalten liefert als ein Akkupack, der lediglich Zellen verdrahtet in Serie, aber ich bin mir nicht bewusst, dass solche Designs alltäglich sind. Nichtsdestotrotz ist zu beachten, dass bei Mehrzellenbatterien der durch Unterspannungsbedingungen verursachte Schaden zunimmt, wenn der Unterschied zwischen stärkeren und schwächeren Batterien zunimmt, und dieser Unterschied infolge eines solchen Schadens zunimmt.

Dies ist keine technische Antwort, sondern etwas mehr Treibstoff für Ihr Gegenargument:

Ich habe an Orten gearbeitet, an denen es GROSSE Pufferbatteriebänke gab (100 - 1000 hochwertige Batterien), und diese wurden mit großem Aufwand ausgetauscht (ALLE Batterien), wenn sie aufgrund eines Stromausfalls unter den vom Hersteller empfohlenen Grenzwert fielen. Hierbei handelte es sich um eine hochzuverlässige kritische Telefonnetzinfrastruktur mit den gesetzlichen Anforderungen, bei einem Stromausfall online zu bleiben (auch Atomschlag, Natch). Sie würden Paletten von Batterien sehen, die auf das Recycling warten, das wahrscheinlich ein weiteres Jahrzehnt dauern würde, wenn Joe Normal seinen Bierkühler in seinem Anhänger oder ähnlichem laufen lässt, aber das bringt mich zu meinem Punkt:

Wenn Sie eine garantierte Leistung benötigen, befolgen Sie die Angaben des Herstellers.

Mit einer Autobatterie können Sie mit allen möglichen Dingen davonkommen, weil es unwahrscheinlich ist, dass Sie an ihre Grenzen stoßen - normalerweise halten sie jahrelang an. Wenn Sie sie auf 2 V entladen, werden Sie mit ihr davonkommen und sie bleibt bestehen Starten Sie Ihr Auto für weitere 5 Jahre unter normalen Bedingungen. Dies bedeutet jedoch nicht, dass Sie die Lebensdauer nicht um ein Jahr verkürzt haben. Wenn Sie im Winter nach Alaska fahren, funktioniert das immer noch ein paar Mal würde es sich nicht zusammenrollen und sterben. Aber als Verbraucher zucken Sie nur mit den Schultern und kaufen eine neue Batterie oder haben das Auto bis dahin verkauft.

Sie können mit durchkommenEine Menge Dinge im täglichen Konsumentenleben, aber wenn Sie versuchen, eine gewisse Leistung Ihres Geräts / Produkts zu garantieren, können Sie die Regeln nicht brechen (es sei denn, Sie sind verdammt gut) - aus diesem Grund wurden all diese Pufferbatterien gewechselt: Sie würde wahrscheinlich immer noch gut mit ~ 90% der Spezifikation funktionieren, aber wenn die Stromversorgung in 3 Jahren an einem Wintertag ausfällt und das Ereignis einer übermäßigen Entladung die Batterien zu weit in die Kurve gedrängt hat, anstatt die zu haben 30 Minuten angegeben, um die Stromversorgung wiederherzustellen. Das Gerät wird 10 Minuten zu früh unerwartet offline geschaltet, stürzt das Netzwerk ab und schaltet das gesamte System für einen Tag aus, da die Situation der Wiederherstellung nach dem Tod 10x schlechter ist als das "kontrollierte Herunterfahren". Du wirst aussehen wie ein richtiger Trottel, und die Anwälte von jemandem werden an deine Tür klopfen.

Jeder Batteriehersteller, der sein Salz wert ist, kann Ihnen diese Daten mitteilen (und garantieren), wenn er sie nicht für eine kritische Anwendung verwenden kann.

Als Randnotiz: Militärfahrzeuge werden aus genau dem gleichen Grund häufiger gewechselt als die Autobatterien von Joe Public - wenn Sie an einem winterlichen Tag angeschossen werden, müssen Sie in der Lage sein, Ihren Truppentransporter zum ersten Mal zum Leben zu erwecken garantiert nicht ein paar versuche mit ein bisschen pause zwischendurch machen.

Dies war eine mittelgroße Installation, die später durch viele kleinere AGM-Batteriegestelle ersetzt wurde:

So was:

Und wenn sie zu tief gefahren würden, würden sie sich ALLE ausziehen. Keine Frage.

Bei der Beantwortung der Frage " Stehen Daten zur Verfügung, um einen Qualitätsverlust der Blei-Säure-Batterie aufgrund von Niederspannungsereignissen zu quantifizieren? " Gibt es zwei gute Quellen:

"Die Batterielebensdauer hängt direkt davon ab, wie tief die Batterie jedes Mal durchlaufen wird. Wenn eine Batterie jeden Tag zu 50% entladen wird, hält sie ungefähr doppelt so lange an, wie wenn sie zu 80% DOD durchlaufen wird ^[1] . Wenn nur durchlaufen wird 10% DOD, es dauert ungefähr 5-mal so lange wie eine Fahrt auf 50%. Offensichtlich gibt es einige praktische Einschränkungen dafür - normalerweise möchten Sie keinen 5-Tonnen-Haufen Batterien, nur um den DOD zu reduzieren Die praktikabelste Zahl ist regelmäßig 50% DOD. "- https://www.solar-electric.com/deep-cycle-battery-faq.html

" typische Lebensdauer von Starterbatterien und Tiefzyklusbatterien bei Tiefzyklus:

Depth of Discharge    Starter Battery    Deep-cycle Battery
------------------------------------------------------------
100%                  12–15 cycles       150–200 cycles
50%                   100–120 cycles     400–500 cycles
30%                   130–150 cycles     1,000 and more cycles

"- http://batteryuniversity.com/learn/article/lead_based_batteries

Beide Quellen wurden dank Kommentaren von Hot Licks und Nick Alexeev gefunden.

Notizen / PS

^[1] DOD steht für Depth Of Discharge, wobei 100% bedeutet, dass der Akku vollständig entladen ist

Andere Antworten enthalten hervorragende Informationen, beantworten die Frage jedoch nicht direkt.

Ich habe Erfahrung mit weit über zehntausend Batterien. Unterspannungsbatterien zerstören die Batterie, indem sie Sulfatierung in Bleibatterien oder Dendriten in Lithium verursachen. Beide sind sehr destruktiv. Leute, die sagen, dass die Batterie damit umgehen kann, sagen wirklich, dass ihre Batterie eine bessere Qualität als üblich ist. Das Entladen von Batterien, die unter ihrer Nennspannung liegen, ist jedoch zerstörerisch und schadet der Batterie. Sie werden irgendwann feststellen, dass die Batterie schneller leer ist. Das Entfernen einer Spannungsunterbrechung ist äußerst töricht, da Sie NIEMALS eine unter Spannung stehende Batterie verwenden sollten, wenn die Batterie eine lange Lebensdauer haben soll. Die teuerste Sache, die Sie tun können, ist, eine Batterie unter Spannung zu lassen. Die zweit teuerste ist, sie zunächst unter Spannung zu setzen. Es ist nicht für den Betrieb außerhalb seiner Parameter ausgelegt und verkürzt die Lebensdauer drastisch. Sie brauchen keine Tabelle, um zu verstehen, dass Batterien schneller leer werden, wenn Sie sie zu tief entladen. Seien Sie einfach dumm genug, um Ihre Batterien übermäßig zu entladen, und Sie werden es bald herausfinden.

Was normalerweise brandneue Batterien schnell tötet, ist, sie entladen zu lassen und sie Wochen oder Monate in einem erschöpften Zustand stehen zu lassen.

Das ist das typische Schicksal der meisten "Freizeitbatterien". Sie werden unbeaufsichtigt.

Ein paar Katastrophenentladungen, gefolgt von einer Aufladung, und die Batterien bleiben kooperativ, lassen jedoch niemals entladene Motorrad- oder Autobatterien für eine spätere Pflege liegen.

Sie bemerken, dass Batteriezellen sulfatieren, wenn die Batteriespannung hoch ist und die Batterie keinen Strom erhält. Normalerweise fällt eine gesunde und leicht entladene 12-V-70-Ah-Batterie nach einigen Minuten bei 14,4 V-Aufladung auf 15 bis 20 A ab. Im sulfatierten Zustand können Sie 15-30V anlegen und es fließt kaum Strom. Dann steckst du in Schwierigkeiten.

Wenn Sie eine strombegrenzte Stromversorgung haben, können Sie Batterien foltern und bei höherer Spannung braten, wobei die Strombegrenzung auf etwa 0,01 der Kapazität festgelegt ist.

Wenn der Akku anfängt Strom zu ziehen, haben Sie genügend Zeit, bis er vollständig aufgeladen ist.

Normalerweise können Sie bei starker Sulfatierung möglicherweise die Anschaffung einer neuen Batterie verschieben, diese wird jedoch niemals so neu sein.

Blei-Säure-Batterien sind wie Haustiere - sie verhalten sich wie sie behandelt werden.

Vor einigen Jahren habe ich diesen Roller mit einem toten 6-V-Schläger gekauft. hat erst mit pedal kick angefangen. Platzierte Fledermaus in einem gesteuerten Ladegerät: 6 V mal Quadratwurzel 2, ungefähr 8,5 V. Es war eine 4AH, also regulierte (versuchte) Ladung bei 10%, also 400 mA; Da bat tot war, musste die Spannung auf 10 oder 12 V erhöht werden (kann mich nicht wirklich erinnern), bis diese 400 mA erreicht werden konnten. Zu diesem Zeitpunkt musste Flüssigkeit im Inneren der Zellen und Ladestrom überwachen; Fast alle 20 Minuten musste die Spannung gesenkt werden, um den korrekten Ladestrom zu erhalten. Letztendlich wurde ein Punkt erreicht, an dem 400 mA bei entsprechender Ladespannung (8,5 V) und ständiger Überwachung des Elektrolyten in den Zellen möglich sind. Lassen Sie es dann 14 Stunden lang aufladen. Es wurde wie neu. Vermutlich war eine Überspannung erforderlich, um schlechte Salze in den Elektroden zu "brechen".