Batterievergleich: Bleisäure, Gel und Hauptversammlung
Inhalt
Derzeit gibt es drei Haupttypen von Speicherbatterien auf dem Markt: Blei-Säure mit flüssigem Elektrolyten, Gel und AGM. Sie haben alle das gleiche Funktionsprinzip, es gibt jedoch erhebliche Unterschiede im Gerät. Diese Unterschiede verleihen ihnen besondere Eigenschaften. Jeder Typ hat jedoch seine eigenen Nachteile, die bei der Auswahl einer Batterie berücksichtigt werden sollten.
Blei-Säure-Batterien mit flüssigem Elektrolyten
Diese Art von wiederaufladbarem Akku wird am häufigsten verwendet. Ihr Design ist seit ihrer Erfindung im Jahr 1859 weitgehend unverändert geblieben.
Gerät und Funktionsprinzip
Das Batteriegehäuse enthält sechs voneinander isolierte Fächer oder Dosen. Jedes Fach enthält Bleiplatten und einen flüssigen Elektrolyten. Platten mit positiven und negativen Ladungen (Kathode und Anode). Bleiplatten können Verunreinigungen aus Antimon oder Silizium enthalten. Der Elektrolyt ist eine Mischung aus Schwefelsäure (35%) und destilliertem Wasser (65%). Zwischen den Bleiplatten befinden sich poröse Abstandsplatten, sogenannte Separatoren. Sie sind notwendig, um Kurzschlüsse zu vermeiden. Jede Bank erzeugt ungefähr 2 V für insgesamt 12 V (Daisy Chain).
Der Strom in Blei-Säure-Batterien wird durch eine elektrochemische Reaktion zwischen Bleidioxid und Schwefelsäure erzeugt. Dies verbraucht Schwefelsäure, die sich zersetzt. Die Dichte des Elektrolyten nimmt ab. Beim Laden von einem Ladegerät oder von einem Autogenerator erfolgt der umgekehrte Vorgang (Laden).
Vor- und Nachteile
Die weit verbreitete Verwendung von Blei-Säure-Batterien wird durch ihr einfaches und zuverlässiges Design erleichtert. Sie geben ziemlich hohe Anlaufströme zum Starten des Motors ab (bis zu 500 A), sie arbeiten stabil bis zu 3-5 Jahre bei ordnungsgemäßem Betrieb. Der Akku kann mit erhöhten Strömen aufgeladen werden. Dadurch wird die Kapazität des Akkus nicht beeinträchtigt. Der Hauptvorteil ist der erschwingliche Preis.
Die Hauptnachteile dieses Batterietyps sind mit Wartung und Betrieb verbunden. Der Elektrolyt ist flüssig. Daher besteht die Gefahr des Fließens. Schwefelsäure ist eine sehr ätzende Flüssigkeit. Während des Betriebs werden auch ätzende Gase freigesetzt. Dies bedeutet, dass die Batterie nicht nur unter der Motorhaube im Fahrzeug installiert werden kann.
Der Fahrer sollte den Batteriestand und die Elektrolytdichte regelmäßig überwachen. Wenn der Akku aufgeladen wird, kocht er. Das Wasser verdunstet und muss regelmäßig in die Kammern nachgefüllt werden. Es wird nur destilliertes Wasser verwendet.
Der Ladezustand darf nicht unter 50% fallen. Eine vollständige Entladung zerstört garantiert das Gerät, da eine tiefe Sulfatierung der Platten auftritt (Bildung von Bleisulfat).
Die Batterie muss in einer strengen vertikalen Position gelagert und betrieben werden, damit der Elektrolyt nicht austritt und die Platten nicht dicht beieinander liegen. Ein Kurzschluss kann auch auftreten, wenn die Platten zerbröckeln.
In der kalten Jahreszeit wird die Batterie normalerweise aus dem Auto entfernt, damit sie nicht gefriert. Dies kann mit flüssigem Elektrolyten geschehen. Eine kalte Batterie funktioniert auch schlechter.
Gel-Batterien
Gelbatterien arbeiten nach den gleichen Prinzipien wie herkömmliche Blei-Säure-Batterien. Nur der Elektrolyt im Inneren befindet sich nicht in einer Flüssigkeit, sondern in einem Gelzustand. Dies wurde durch Zugabe von siliciumhaltigem Kieselgel erreicht. Kieselgel hält den Elektrolyten im Inneren. Es trennt positive und negative Platten, d.h. dient als Trennzeichen. Für die Herstellung von Platten wird nur hochreines Blei ohne Verunreinigungen verwendet. Die dichte Anordnung der Platten und des Kieselgels bietet einen geringen Widerstand und damit eine schnelle Aufladung und hohe Rückstoßströme (800-1000 A pro Starter beim Start).
Das Vorhandensein von Kieselgel bietet auch einen großen Vorteil: Der Akku hat keine Angst vor tiefen Entladungen.
Der Sulfatierungsprozess in solchen Batterien ist langsamer. Die entstehenden Gase bleiben im Inneren. Wenn eine zu intensive Gasbildung auftritt, entweichen überschüssige Gase durch spezielle Ventile. Dies ist schlecht für die Batteriekapazität, aber nicht kritisch. Sie müssen nichts auffüllen. Gel-Batterien sind wartungsfrei.
Vor- und Nachteile
Es gibt mehr Pluspunkte von Gel-Batterien als Minuspunkte. Aufgrund der Tatsache, dass sich der Elektrolyt im Inneren in einem Gelzustand befindet, kann die Batterie in nahezu jeder Position und an jedem Ort sicher betrieben werden. Mit flüssigem Elektrolyten wird nichts so verschüttet wie es kann. Selbst wenn das Gehäuse beschädigt ist, wird die Kapazität des Akkus nicht verringert.
Die Lebensdauer einer Gel-Batterie bei richtiger Pflege beträgt ca. 10-14 Jahre. Da der Sulfatierungsprozess langsam ist, zerbröckeln die Platten nicht, und eine solche Batterie kann ohne Aufladen und mit großem Kapazitätsverlust bis zu 3 Jahre gelagert werden. Normalerweise werden 15-20% der Gebühr pro Jahr berechnet.
Der Gel-Akku hält bis zu 400 Vollentladungen stand. Dies wird wiederum durch den Zustand des Elektrolyten erreicht. Der Ladezustand erholt sich schnell.
Durch den geringen Widerstand können hohe Einschaltströme geliefert werden, wodurch eine hohe Betriebseffizienz gewährleistet wird.
Die Nachteile umfassen die Empfindlichkeit gegenüber Überladung und Kurzschlüssen. Daher geben solche Batterien die zulässigen Spannungsparameter während des Ladevorgangs an. Sie müssen auch mit einer Spannung von 10% der Batteriekapazität aufladen. Schon eine leichte Überspannung kann zum Ausfall führen. Daher wird empfohlen, spezielle Ladegeräte mit solchen Batterien zu verwenden.
Bei extremer Kälte kann Kieselgel auch gefrieren und im Behälter verlieren. Obwohl Gel-Batterien Frost besser standhalten als herkömmliche Batterien.
Einer der Hauptnachteile sind auch die hohen Kosten von Gelbatterien im Vergleich zu einfachen.
AGM-Batterien
Das Funktionsprinzip von AGM-Batterien ist das gleiche wie für die beiden vorherigen Typen. Der Hauptunterschied besteht in der Konstruktion der Separatoren und dem Zustand des Elektrolyten. Zwischen den Bleiplatten befindet sich Glasfaser, die mit Elektrolyt imprägniert ist. AGM steht für Absorbed Glass Mat oder Absorbed Glass Fibre. Für die Platten wird auch nur reines Blei verwendet.
Glasfaser und Platten werden fest zusammengedrückt. Der Elektrolyt wird durch die Porosität des Materials zurückgehalten. Es entsteht ein niedriger Widerstand, der die Ladegeschwindigkeit und den hohen Startstrom beeinflusst.
Solche Batterien werden auch als wartungsfreie Batterien eingestuft. Die Sulfatierung ist langsam, die Platten zerbröckeln nicht. Der Elektrolyt fließt nicht und verdampft praktisch nicht. Überschüssige Gase entweichen durch spezielle Ventile.
Ein weiteres Merkmal von AGM-Batterien ist die Fähigkeit, die Platten in Rollen oder Spiralen zu drehen. Jedes Fach hat die Form eines Zylinders. Dies vergrößert den Wechselwirkungsbereich und verbessert die Vibrationsfestigkeit. Batterien in diesem Design sind von der bekannten Marke OPTIMA zu sehen.
Vor- und Nachteile
AGM-Batterien können an jedem Ort betrieben und gelagert werden. Der Körper ist versiegelt. Sie müssen nur den Ladezustand und den Zustand der Terminals überwachen. Das Gerät kann 3 Jahre gelagert werden, wobei nur 15 bis 20% der Ladung pro Jahr verloren gehen.
Solche Batterien liefern hohe Anlaufströme bis zu 1000A. Dies ist um ein Vielfaches höher als üblich.
Volle Entladungen sind nicht beängstigend. Der Akku hält 200 Nullentladungen, bis zu 500 Halbentladungen und 1000 Entladungen bei 30% stand.
AGM-Batterien arbeiten am besten bei niedrigen Temperaturen. Selbst bei starkem Frost nehmen die Eigenschaften nicht ab. Sie vertragen auch hohe Temperaturen bis 60-70 ° C.
Hauptversammlungen sind wie Gelbatterien ladeempfindlich. Ein leichter Überstrom beschädigt die Batterie. Über 15V ist bereits kritisch. Auch ein Kurzschluss darf nicht erlaubt sein. Verwenden Sie daher immer ein spezielles Ladegerät.
AGM-Batterien kosten ein Vielfaches mehr als herkömmliche Batterien, sogar teurer als Gel-Batterien.
Befund
Selbst mit solch bedeutenden Vorteilen konnten Gel- und AGM-Batterien keine Blei-Säure-Batterien quetschen. Letztere sind günstiger und machen ihre Arbeit gut im Auto. Selbst in der kalten Jahreszeit reichen 350-400 A für den Anlasser, um den Motor zu starten.
In einem Auto sind AGM- oder Gel-Batterien nur relevant, wenn es eine große Anzahl energieverbrauchender Verbraucher gibt. Daher haben sie eine breitere Anwendung als Energiespeicher von Sonnenkollektoren, Windparks, in Haushalten oder als Energiequelle und in verschiedenen tragbaren Geräten gefunden.
