Der interne Sauerstoffkreislauf wandelt den Überladestrom in Wärme statt in gespeicherte Energie um. In verschlossenen oder ventilgeregelten Zellen treibt zusätzlicher Strom, sobald die Hauptladereaktion nahezu abgeschlossen ist, die Sauerstoffentwicklung an der positiven Elektrode und die Sauerstoffreduktion an der negativen Elektrode an. Da diese Rekombinationsschleife eine annähernd null betragende Gleichgewichtsspannung aufweist, wird der größte Teil der eingehenden elektrischen Energie als Wärme freigesetzt. Wenn die Wärmeerzeugung schneller zunimmt als die Wärmeabfuhr, kann es zu einem thermischen Durchgehen kommen.
Der kritische Prüfpunkt ist der Übergang vom normalen Laden zur Sauerstoffrekombination. Ein sicheres Protokoll muss diesen Übergang anhand des Verhaltens von Strom, Spannung und Temperatur erkennen und anschließend den Ladevorgang begrenzen oder beenden, bevor die Zelle ihr thermisches Gleichgewicht verliert.
Wie sich der interne Sauerstoffkreislauf entwickelt
Das normale Laden erreicht seine praktische Grenze
Während des normalen Ladens treibt der angelegte Strom die vorgesehene elektrochemische Reaktion an und erhöht die gespeicherte chemische Energie der Zelle. Wenn sich die Zelle jedoch der vollständigen Ladung nähert, haben die aktiven Materialien zunehmend weniger Kapazität, zusätzliche Ladung aufzunehmen.
In einer verschlossenen Zelle wird der verbleibende Strom in Nebenreaktionen umgeleitet, anstatt zu einem nützlichen Kapazitätszuwachs beizutragen. Die Zelle kann weiterhin eine scheinbar akzeptable Spannung anzeigen, wodurch die Spannung allein zu einem unzuverlässigen Indikator für sicheres Laden wird.
Sauerstoff wird erzeugt und intern rekombiniert
In verschlossenen Zellarchitekturen wie VRLA- und verschlossenen Nickel-Cadmium-Zellen kann eine Überladung an der positiven Elektrode Sauerstoff erzeugen. Der Sauerstoff wandert innerhalb der Zelle und wird an der negativen Elektrode reduziert oder rekombiniert.
Der gesamte Sauerstoff-Te