Allgemeiner Aufbau

Positive Platte

• Wirksame Masse Bleidioxid PbO2 wird auf elektrochemischem Wege (Formation, anodische Reaktion) aus Blei, Bleigl�tte (PbO) und Mennige (Pb3O4) hergestellt. Bleidioxid hat eine schwarzbraune Farbe.
  
• Aufbau der Platte als Gro�oberfl�chen-, Panzer- oder Gitterplatte. Bei Starterbatterien meist als Gitterplatte. Dazu wird ein Gitter aus Hartblei (Blei-Antimon-Legierung) mit einer Paste aus Bleioxiden bestrichen und diese durch Formation in PbO2 gewandelt.
  

Negative Platte

• wirksame Masse ist fein verteiltes schwammiges Blei. Das Schwammblei entsteht durch katodische Reaktion von Bleiverbindungen.
  
• Aufbau als Kastenplatte oder Gitterplatte.
  

Separation

Elektrolyt

Ruhespannung der Zellen

Chemische Umwandlungen beim Entladen

• Positive Platte: PbO2 + H2SO4 + 2 H + 2 e ==> PbSO4 + 2 H2O
  Bleidioxid und Schwefels�ure werden also unter Aufnahme von 2 Elektronen in Bleisulfat und Wasser verwandelt.
  
• Negative Platte: Pb + SO4 ==> PbSO4 + 2 e
  Das Schwammblei wird unter Aufnahme von S�ure in Bleisulfat gewandelt und gibt zwei Elektronen ab.
  

Chemische Umwandlungen beim Laden

• positive Platte: PbSO4 + 2 H2O + SO4 ==> PbO2 + 2 H2SO4 + 2 e
  
• negative Platte: PbSO4 + 2 H + 2 e ==> H2SO4 + Pb
  

Physikalische Vorg�nge bei Laden und Entladen

Kapazit�t

Lade- und Entladevorg�nge

Gasung

Einfrieren

Tiefentladung

St�ndige Teilentladung

Laden mit zu hohem Strom

�berladen mit geringem Strom

Wartungsfreie Batterien

Plattenschlu�

1. Mechanisch, durch einen Sto�, k�nnen sich die Aufh�ngungen der Platten verbiegen (Blei ist recht weich).
   
2. Durch Tiefentladung wachsen die Platten zu stark an (Bleisulfat hat ca. das eineinhalbfache Volumen von Bleidioxid und das dreifache des Bleischwamms), kr�mmen sich und besch�digen die Separation.
   
3. Bei �berschreiten der Gasungsspannung rei�en die Gasblasen Bleioxidteilchen von der positiven Platte ab. Diese Teilchen fallen zu Boden (Bleischlamm) und wandern zum Teil zur negativen Platte, wo sie in Bleischwamm umgewandelt werden. Diese Oberfl�chenanlagerungen k�nnen Kurzschl�sse verursachen.
   

Aber wie macht man's nun richtig

• Laden mit konstanter Spannung �ber einen festen Widerstand - ist ok, aber nach erreichen der Gasungsspannung sollten Pausen eingelegt werden (P�hlerschalter).
  
• Strom- und spannungsbegrenztes Laden mit maximal 2.4V / Zelle (14.4 V) ist optimal f�r schnelles, akkuschonendes Laden. Eine Schaltung dazu gibt's auf Phil Herzogs Schrauberseite.
  
• Elektronische Pulslader laden mit einem kurzen Puls und hohem Strom. Danach wird die Batterie kurzzeitig mit geringem Strom entladen, so da� sich nach dem Ladepuls innere und �u�ere S�ure ausgleichen k�nnen. Nach dem Puls ist der Dichtegradient recht hoch, so da� der Diffusionsproze� schneller abl�uft. Zus�tzlich beseitigt ein solches Laden eventuelle Oberfl�chensulfatisation der Platten. Die isolierende Sulfatschicht auf den Platten wird beim Gleichstromladen nicht vollst�ndig wieder in Blei bzw. Bleidioxid umgesetzt. Der kapazitive Widerstand bewirkt aber beim Wechselstrom des Pulsladers, da� durch die Schicht Strom flie�en kann und auch hier ein Ladevorgang stattfindet.
  
• Dauerladen - sollte mit einer Spannung erfolgen, die 0.1 V �ber der Ruhespannung der Zellen liegt (also ca. 13,2V bei einer Moppedbatterie).
  Nachladen - mit niedrigem Strom, wobei noch Ruhepausen eingelegt werden sollten.
  
• Neuformation der Platten - dient zur Auffrischung des Akkus und soll die Platten regenerieren: Entladen mit niedrigem Strom (<20 st�ndigem) mit Ruhepausen und bis ca. 80% der Nennkapazit�t entnommen sind. Danach mit <20 st�ndigem Strom aufladen, ebenfalls mit Pausen.
• Beseitigung hartn�ckiger Sulfation - f�r ganz schwere F�lle, falls die Batterie kaum Strom aufnimmt:
  Um den Ausgleich zwischen innerer und �u�erer S�ure zu erleichtern senkt man die Dichte ab. Man saugt einen Teil der S�ure ab und ersetzt ihn durch Wasser. Danach l�dt man die Zellen mit geringem Strom auf (Pausen!) und f�hrt danach eine (oder mehrere) Neuformationen durch. Nach der letzten Volladung (und einer Wartezeit) ersetzt man die S�ure. Achtung: Bei einem Elektrolytwechsel oder einem Sp�len der Batterie k�nnen u.U. mechanische Sch�den oder Kurzschl�sse (Bleischlamm) hervorgerufen werden.
  Oder man erh�ht die Ladespannung um die Sulfatschicht zu "cracken".
  
  Dazu ein Tip aus de.rec.motorrad von Wolfgang Horejsi:
  "Also du benoetigst: 1 Gluehlampe 230V ca. 60 Watt mit passender Fassung, oder eine Stehlampe, Nachttischlampe usw. 1 Bruecken-Gleichrichter 250 V 1A (kostet als Rundbruecke etwa 0,50 DM). Du schliesst 1 Leitung von der Steckdose direkt an einen Pol den Lampe an, dann sind noch 2 Draehte frei, einer von der Steckdose und 1 von der Lampe. Die beiden schliesst du an den Gleichrichter an, und zwar an die beiden mit Wellenlinie gekennzeichneten Wechselstromeingaenge. An die Plus und Minusleitung des Gleichrichters schliesst du die Batterie an. Das Problem bei dieser einfachen Schaltung: an allen Komponenten, einschliesslich der Batterie liegen lebensgefaehrliche Spannungen an. Falls du also Kinder, grosse Hunde, kleine Katzen im Haus hast, vergiss es. Nach 24 Stunden ist die Motorrad-Batterie entweder ausreichend geladen, oder es gibt wirklich keine Moeglichkeit die Batterie zu retten, nicht dass sie durch das Aufladen Schaden nimmt, sie war dann schon vorher hin.
  Hinweis: Solltest du jemand anders den Tip weitergeben, dann bitte nicht ohne ausreichende Sicherheitsbelehrung, und mit genau diesem Hinweis. Denk bitte dran: Strom kennt keine Freunde."
  
  
• Alte, tote Batterien niemals wegschmei�en, sondern im Laden zur�ckgeben!
  Bleibatterien enthalten zum einen starke Umweltgifte, zum anderen recyclebare Rohstoffe. Das Recyclen lohnt sich daher sowohl f�r die Umwelt, als auch f�r den Geldbeutel. H�ufig wird daher beim Batteriekauf ein Pfand verlangt, oder aber ein Rabatt bei R�ckgabe einer alten Batterie gew�hrt.
  

Tips f�r den Gebrauch von Akkus

1. Niemals Tiefentladen (also nie unter 11.8 V noch versuchen Strom zu entnehmen)
   
2. m�glichst immer voll lagern. "Bleibatterien sind am gl�cklichsten, wenn sie voll sind."
   
3. S�urestand �fters mal kontrollieren. S�ure nur bei Lecks nachf�llen, sonst nur destilliertes Wasser
   
4. Neue Batterien sollten erst noch mal geladen werden. Nach dem Einf�llen der S�ure bringt sie nur etwa 70% ihrer Kapazit�t auf. Das liegt vor allem daran, da� die S�ure nur sehr langsam in den Bleischwamm vordringt. Das Laden erleichtert den Diffusionsvorgang. Das merkt man auch daran, da� nach dem Laden der S�urestand etwas gefallen ist. In diesem Fall mu� der Pegel mit S�ure (nicht mit Wasser) wieder auf Maximum gebracht werden. Wird eine neue Batterie gleich nach dem F�llen belastet (z.B. durch den Starter) bildet sich haupts�chlich auf den Plattenoberfl�chen Bleisulfat, das die Kapazit�t noch weiter einschr�nkt. Die volle Kapazit�t erreicht man dann nur noch durch aufwendige Neuformation.
   
5. Normales Laden sollte m�glichst mit einen spannungs- und strombegrenzten Ladeger�t erfolgen. Eine Schaltung f�r ein solches Ladeger�t gibt's auf Phil Herzogs Schrauberseite. Der Ladestrom sollte maximal auf ca. 10-st�ndigen Strom eingestellt, die Ladespannung auf ca. 14V - 14,4V begrenzt werden.
   
6. Schnelladen sollte man m�glichst vermeiden. Wenn es aber unbedingt n�tig ist, dann nur bis zu Gasungsspannung (ca. 14.4 V)
7. Um hohe Anfangsstr�me zu vermeiden sollte man Starthilfe mit einer Dose m�glichst mit der Ruhespannung der Geberbatterie geben (Motor des Geberfahrzeugs l�uft nicht). Vorrausgesetzt nat�rlich, da� die Geberbatterie einen entsprechenden Kapazit�ts�berschu� hat. Bei sehr schlapper Moppedbatterie kann es sogar besser sein in mehreren kurzen Intervallen die Kabel abschlie�en bis die Batterie eine Teilladung erreicht hat. Erst dann die Kabel anschlie�en (auf guten Kontakt achten) und starten.
   
8. S�uredichte bzw. Ruhespannung nach dem Laden und einer angemessenen Diffusionszeit messen
   (Die S�uredichte sollte 1.26 sein, bzw. 12.6 V Ruhespannung)
   
9. Bei l�ngeren Standzeiten:
   
   • Erhaltungsladen (Dauerladen) mit konstanter Spannung von Ruhespannung + 0.1 V / Zelle (also 13.2 V)
     
   • oder mit niedrigem Strom bis zur Entladeschlu�spannung (11.8 V, ja nicht l�nger) entladen und mit geringem Strom wieder aufladen. Dabei evtl. auch Pausen einlegen.
   
   
10. Bei (fast) toter Batterie:
    
    • Neue kaufen (Alte zur�ckgeben!)
      ODER
      
    • Desulfatisieren
      ODER
      
    • mit erh�hter Spannung die Sulfatschicht knacken
    
    

Literatur

• W. Garten "Bleiakkumulatoren", Varta Batterie AG, Hannover 1974, ISBN 3-18-41 9035-8
  
• Varta Homepage
  
• Yuasa Homepage
  
• Yuasa Material Safety Data Sheet for Lead Acid Battery Products