Warum hohe Temperaturen die Lebensdauer von Batterien verkürzen

Es ist kein Geheimnis, dass die Leistung und Lebensdauer von Autobatterien stark von der Temperatur abhängt. Die meisten Menschen glauben, dass kaltes Wetter die Batterie zerstört, aber heißes Wetter verkürzt die Lebensdauer der Batterie. Wenn die Batterie kalt wird, werden die chemischen Reaktionen verlangsamt. Langsamere chemische Reaktionen können die Nutzungsdauer einer Batterie verlängern, indem sie die Verschlechterung bei normalem Gebrauch im Laufe der Zeit verlangsamen. Langsamere chemische Reaktionen bedeuten jedoch auch eine geringere Batterieleistungsfähigkeit. Wenn es also schnell kalt wird, scheint es, als ob die Batterie sofort nicht mehr funktioniert. Aber in Wahrheit offenbart das kalte Wetter lediglich zugrunde liegende Verschlechterungsprobleme.   

Was passiert mit Batterien bei heißen Temperaturen?

Kurz gesagt: Heiße Temperaturen verkürzen die Lebensdauer der Batterie. Die Temperaturabhängigkeit chemischer Reaktionen wird durch die Arrhenius-Gleichung definiert. Aber einfacher ausgedrückt: Mit steigender Temperatur nimmt auch die Geschwindigkeit der chemischen Reaktionen innerhalb der Batterie zu. Die Erhöhung der chemischen Reaktionsgeschwindigkeit kann die Leistung der Batterie erhöhen, erhöht aber auch die Geschwindigkeit der Batterieverschlechterung. Dies führt aufgrund regionaler Klimaunterschiede zu regionalen Unterschieden in der Batterielebensdauer. Unter der Annahme normaler Nutzung sehen die regionalen Auswirkungen der Batterielebensdauer wie im folgenden Beispiel aus: 

Geschätzte Batterielebensdauer basierend auf der Temperatur

Das obige Modell geht von normaler Nutzung aus; Allerdings wurde die Fahrzeugnutzung aufgrund der COVID-19-Pandemie drastisch reduziert. Fahrzeuge, die normalerweise täglich gefahren werden, verbringen ungewöhnlich viel Zeit in extrem heißen Garagen. Ständige Selbstentladung ist für alle Batterien eine Selbstverständlichkeit. Bei normalen Temperaturen verliert eine herkömmliche vollgeladene Batterie etwa 1/100 Volt pro Tag. Wird der Akku einen Monat lang gelagert, verliert er etwa ein Drittel seiner Ladung.   

Die Selbstentladungsrate nimmt mit steigender Temperatur zu, da die chemischen Reaktionen innerhalb der Batterie schneller ablaufen. Bei Lagerung in einem niedrigen Ladezustand (unter 80 % Ladezustand) kommt es zu irreversiblen Schäden (Sulfatierung) innerhalb einer Batterie. Bei Batterien, die bei hohen Temperaturen gelagert werden, ist es auch wahrscheinlicher, dass sich Paste löst, sich knickt und andere physikalische Defekte auftreten. Daher kann davon ausgegangen werden, dass eine verringerte Nutzung während eines heißen Sommers (wie im Fall der COVID-19-Pandemie) zu ungewöhnlich hohen Vorkommen von Batterien führt, die in einem niedrigen Ladezustand gelagert werden. Dies wird zweifellos die Lebensdauer von Batterien verkürzen. 

Führen Sie regelmäßig vorbeugende Batterietests durch

Wenn Sie bei einem Auto, das aufgrund von COVID-19 längere Zeit gestanden hat, einen Ölwechsel durchführen lassen, bitten Sie den Mechaniker, Ihre Batterie zu prüfen. Steht Ihr Auto in der Garage und wird es seltener als üblich genutzt, sollten Sie über die Anschaffung eines Batterieladegeräts oder -erhaltungsgeräts nachdenken . Wenn Sie in Ihrer Werkstatt Kunden bedienen, testen Sie unbedingt jede Batterie, die durchgeht. Regelmäßige Batteriewartung ist unerlässlich, damit Ihre und/oder die Batterien Ihrer Kunden im Bedarfsfall einwandfrei funktionieren.

Was bewirkt Wärme im Inneren der Batterie?

Hitze beschleunigt nahezu alle chemischen Prozesse in einer Batterie, und nicht alle davon sind von Vorteil. In einer Blei-Säure-Batterie korrodiert das positive Gitter langsam, und höhere Temperaturen beschleunigen diese Korrosion. Mit der Schwächung des Gitters verliert die Batterie ihre Fähigkeit, Strom zu liefern. Dieselbe Hitze treibt in einer offenen Batterie Wasser aus dem Elektrolyten, wodurch die Platten freigelegt werden und sich die Säure konzentriert. Selbst geschlossene Batterien verlieren bei hohen Temperaturen mit der Zeit etwas Wasserdampf.

Hitze belastet die Batterie zusätzlich. Die Lichtmaschine muss mehr Ladung liefern, um die schnellere Selbstentladung auszugleichen, und eine heiße Batterie kann eine höhere Ladespannung aufnehmen als sie sollte, was zu verstärkter Gasbildung und Wasserverlust führt. Die Batterie wird also gleichzeitig auf mehrere Arten geschädigt und beansprucht.

Warum der Motorraum alles noch schlimmer macht

Die Außentemperatur ist nur ein Teil des Problems. Eine Batterie, die neben einem heißen Motor oder Abgaskrümmer sitzt, kann um viele Grad wärmer sein als die Umgebungsluft, insbesondere im Stop-and-go-Verkehr oder auf langen Sommerfahrten. Nach dem Abstellen des Fahrzeugs sammelt sich die Wärme im Motorraum, und die Batterie bleibt lange warm.

Manche Hersteller verwenden Hitzeschutzbleche, verlegen die Batterie in den Kofferraum oder bauen sie in ein belüftetes Gehäuse ein, um sie zu schützen. Fehlt nach einer Reparatur ein Hitzeschutzblech oder wird eine Ersatzbatterie ohne Isolierhülle eingebaut, kann die Batterie heißer laufen als vorgesehen. Dies lässt sich bei jeder Inspektion leicht überprüfen.

Warum Batterien im Winter scheinbar versagen

Viele Werkstätten verzeichnen am ersten kalten Morgen des Jahres einen sprunghaften Anstieg an Batterieproblemen. Die Kälte selbst hat die Batterie nicht zerstört. Eine Batterie, die den Sommer über stark beansprucht wurde, hat jedoch an Kapazität und Startleistung verloren. Die Kälte, die die Leistungsfähigkeit jeder Batterie ohnehin reduziert, führt schließlich dazu, dass sie nicht mehr ausreicht, um den Motor zu starten. Ein Test im Spätsommer oder Frühherbst kann die leistungsschwächeren Batterien aufdecken, bevor die Temperaturen sinken.

Praktische Tipps für heißes Wetter

Testen Sie die Batterien vor und nach den heißesten Monaten und empfehlen Sie einen erneuten Test, falls das Ergebnis grenzwertig ist. Prüfen Sie, ob die Anschlüsse sauber und fest sitzen, da Korrosion den Widerstand erhöht, wenn das System bereits belastet ist. Stellen Sie sicher, dass die Halterung sicher ist, da Vibrationen in Kombination mit Hitze die Platten stark beanspruchen. Bei Batterien mit abnehmbaren Deckeln prüfen Sie den Elektrolytstand und füllen Sie gegebenenfalls destilliertes Wasser nach, sofern dies vom Hersteller erlaubt ist.

Bei Fahrzeugen, die längere Zeit stehen, sorgt ein Erhaltungsladegerät dafür, dass die Batterie stets voll geladen ist, ohne sie zu überladen. Eine Batterie, die heiß gelagert und teilweise entladen ist, richtet den größten Schaden an.

Häufig gestellte Fragen

Warum verkürzt Hitze die Lebensdauer einer Autobatterie stärker als Kälte?

Kalte Temperaturen verlangsamen die chemischen Reaktionen im Inneren einer Batterie, was die Leistung vorübergehend mindert – die Batterie erholt sich jedoch bei steigenden Temperaturen. Hitze bewirkt das Gegenteil: Sie beschleunigt die internen chemischen Reaktionen, was zu Plattenkorrosion, Wasserverlust aus dem Elektrolyten und allgemeiner Zellalterung führt. Diese Schäden sind dauerhaft. Eine Batterie, die einen heißen Sommer übersteht, ist schneller gealtert, als es das Jahr vermuten lässt.

Um wie viel verringert die Temperatur die Lebensdauer der Batterie?

Untersuchungen der Batterieindustrie zeigen, dass sich die Lebensdauer einer Batterie mit jedem Anstieg der durchschnittlichen Betriebstemperatur um 15 °F (ca. 8 °C) über den Basiswert von 77 °F (25 °C) etwa halbiert. Eine Batterie, die für fünf Jahre bei 77 °F ausgelegt ist, hält in einer Region, in der die Durchschnittstemperaturen regelmäßig über 95 °F (35 °C) liegen, möglicherweise nur zwei bis drei Jahre.

Wann fallen durch Hitze geschädigte Batterien typischerweise aus?

Ironischerweise versagen durch die Sommerhitze geschwächte Batterien oft im Herbst oder Frühwinter – nicht während der heißen Monate. Die Hitze verursacht den Schaden; der erste kalte Morgen setzt dem Ganzen die letzte Last zu. Kalte Temperaturen verlangen der Batterie mehr ab (höherer Anlassstrom für einen kalten Motor), und eine durch Hitze geschwächte Batterie kann diese Leistung oft nicht erbringen. Deshalb sind Batterietests im Spätsommer und Frühherbst so wichtig.

Wie können Techniker Hitzeschäden bei einem Batterietest erkennen?

Leitfähigkeitsmessgeräte wie die MDX-600-Serie messen den Zustand einer Batterie direkt, unabhängig von Temperatur oder Ladezustand. Eine Batterie mit reduzierter Leitfähigkeit nach einem heißen Sommer – selbst wenn sie aktuell noch geladen ist – könnte kurz vor dem Ausfall stehen. Tests im Spätsommer geben Händlern und Kunden genügend Zeit, vor dem ersten Kälteeinbruch eine fundierte Entscheidung über einen Batteriewechsel zu treffen.

Verhindert ein geladener Akku Hitzeschäden?

Ein voller Ladezustand ist zwar hilfreich, verhindert aber nicht die durch Hitze verursachte thermische Zersetzung. Überladung – die auftreten kann, wenn ein herkömmliches Ladegerät bei hohen Temperaturen zu lange läuft – beschleunigt sogar den Wasserverlust und die Korrosion der Batterieplatten. Für Fahrzeuge, die in heißen Umgebungen stehen, ist der Einsatz eines Diagnose-Ladegeräts , das den Ladezustand überwacht und die Laderate entsprechend anpasst, die bessere Lösung.

Welche Normen definieren die Batterieleistung bei erhöhten Temperaturen?

SAE International veröffentlicht Batterieleistungsstandards (einschließlich SAE J537), die Temperaturkorrekturfaktoren für Tests enthalten. Diese Standards helfen Technikern, Testergebnisse unter verschiedenen Klimabedingungen und Batterietypen korrekt zu interpretieren.