Warum und wie kann Kälte eine Batterie leer werden lassen. Was geht da vor sich?

Es sind zwei Effekte. Bei der Autobatterie sitzen auf den Bleiplatte Ladungen. Der Ladungstranport in der Batterie (Rückleitung) erfolgt durch Ionenleitung. Deswegen auch die Salzsäure. Die wässrige Lösung der Salzsäure befindet sich im Gleichgewicht

H20 + HCl <-> H30- + Cl-

Bei tieferen Temperaturen dissoziiert wenige HCl + H20. Somit sind weniger Ionen für den Ladungtransport in der Batterie vorhanden. Folge höherer Innenwiderstand. Die Batterie muss zu Anlassen also mehr Leistung zu Verfügung stellen.

Die Bleiplatten mit den Elektrolyt Salzsäure bilden einen Plattenkonsator. Die darin gespeicherte Energie ist

E = 1/2 C U²

nit der Kapazität C und der Spannung U. Die Kapazität eines Plattenkondensators ist bestimmt durch

C= epsr * eps0 *A/d,

mit der der relativen Dielektrizitätskonstanten epsr, der Dielektrizitätskonstanten von Vaccumm eps0, der Fläche A und dem Abstand d der Platten. Je mehr Ionen in der Batteriesäure ist, desto höher epsr. Folglich sinkt mit sinkender Temperatur und damit sinkender Ionenzahl epsr und damit auch die Kapazität der Batterie.

Also wegen weniger Ionen höherer Innenwiderstand und geringere Kapazität der Batterie. Zwei Effekte, die sich Verstärken.

@ 1/i: Nach Deiner Erklärung würde eine Glühbirne nicht funktionieren. Die "normalen" elektrischen Widerstände wachsen mit steigender Temperatur. Richtig ist dass mit steigende Temperatur die Geschwindigkeit der Ladungsträger, aber auch die der Nichtladungsträger zunimmt. Bei gleichbleibender mittlerer freien Weglänge - eine rein geometrische Größe - zwischen zwei Stößen, folgt, dass bei höherer Geschwindigkeit pro Zeiteinheit mehr Stöße erfolgen. Diese Stöße sind nicht vollelastisch, ein Teil der kinetischen Energie wird in Wärme ungewandelt und sind letzlich die Ursache des elektrischen Widerstands. Mehr Stöße- mehr Widerstand. Deswegen steigt auch der Widerstand mit der Temperatur und Widerstände (z.B Glühwedel in der Glühbirne) werden bei fließendem Strom warm.

Bei Widerständen mit negativen Temperaturkoeffizienten (eine Autobatterie zählt dazu) werden mit wachsender Temperatur mehr Ladungsträger zur Verfügung gestellt. Je mehr Ladungsträger, desto höher die Leitfähigkeit. Dabei ist es unerheblich ob die Ladungsträger durch eine Verschiebung des thermischen Gleichgewichts bei einer Dissoziation oder thermischen Aktivierung von Ladungsträger im Halbleiter von Valenz- ins Leitungsband erfolgt.

Eien Batterie wird durch Kälte nicht leer.

Allerdings ist es so das bei erniedrigung der Temperatur die bewegung der elktrisch geladenen Teilchen gehemmt wird. Das ist übrigens bei aller Art von Teilchen so.

darum gefrieren z.b. Flüssigkeiten. Da wird die Bewegung so stark gehemmt das sich neue Bindungen zwischen den Teilchen ausprägen und ein Festkörper bilden (bzw die wechselwirkungen so stark werden das diese nicht mehr durch die kinetische Energie überwunden werden können).

Das gleiche gilt natürlich auch für eine Batterie.

Dazu muss man sich die Frage stellen: Was ist Strom?

Strom ist die Bewegung von elektrisch geladenen Teilchen.

Kälte hemmt diese bewegung, was (bedingt durch den Aufbau so einer galvanischen Zelle) zu einer geringeren Leistung führt.

Umgekehrt kann man durch erhitzen die Leistung so einer Zelle steigerm. Da wärme nichts anderes als kinetische Energie der Teilchen ist.

Verstanden? Es geht also um die kinetische Energie der elektrisch geladenen teilchen ,die man quasi durch die Temperatur steuern kann. Eine zu niedrige Temperatur führt zu ein Stillstand der teilchen, womit kein Strom mehr fließen kann ... auch wenn die Batterie noch voll geladen ist.

Wenn sich eien Batterie von selbst entlädt hängt dies normalerweise mit der Luftfeuchtigkeit zusammen. Hir wirkt die Luft als Elektrolyt und schließt den Stromkreis zwischen Plus- und Minuspol ... was zum Stromfluss und damit zur Entladung führt.

Verhindern kann man dies durch trocknen der Luft oder durch isolation der Kontackte.

Natürlich ist es auch denkbar (wie Robert erwähnt) das chemische Reaktionen ablaufen. Aber die Oberflächen einer Batterie sind normalerweise gegenüber in der Umwelt typisch vorkommenden Stoffen inert. Das kann man z.b. daran sehen das hochwertige Batterien erst nach jahrzehnten anfangen zu rosten (und das nicht wegen der luft sondern weil sich die enthatenden Säuren von innen durchfressen).

Das einschmieren mit Fett ist eher eine elektrische Isolierung ...

Es ist ein Fakt das die Leistung einer Batterie bei Kälte vermindert wird, aber nicht so sehr das sie leer wird. Das dauert Wochen

Eine gute Batterie hält durchaus Temperaturen aus von von 20° Minus oder noch weniger.

Nur wenn sie schon alt ist geht die Leistung den Bach herunter und da macht es nichts ob dies im Sommer oder Winter ist.

Es ist einfach eine Chemische Reaktion welche sich da abspielt.

Es ist zu empfehlen die Polen der Batterie in Winter gut mit Pol Fett ein zu schmieren, as verhindert das die oxidieren und da durch auch an Leistung verlieren weil durch die Oxidation der Kontakt nach läßt