Aufgabe:

Sie muss für das Starten, die benötigte elektrische Energie liefern
Die eingeschalteten Verbraucher bei Stillstand des Motors mit Energie versorgen
Die Energie vom Alternator speichern
Dämpft die Spannungsspitzen beim Ein- und Ausschalten von Verbrauchern

Aufbau der Batterie:
Eine Zelle besteht aus mehreren Plus- und Minusplatten und ist mit verdünnter Schwefelsäure gefüllt. Sie bildet den Elektrolyt. Der Werkstoff für die Platten ist Blei.

Beim Laden wird elektrische Energie in chemische Energie umgewandelt. Beim Entladen wird die chemische Umwandlung rückgängig gemacht und es wird elektrische Energie frei.

Vorgänge beim Laden der Batterie:
Vor dem Laden bestehen die beiden Platten aus weissem Bleisulfat. Durch anlegen der Gleichspannung werden Elektronen von der Plusplatte abgesaugt und durch die Minusplatte gedrückt. Dadurch wird das Bleisulfat in Blei und Säurerest zerlegt. Der Säurerest geht in den Elektrolyten und spaltet dort ein Wassermolekül in seine Bestandteile Wasserstoff(H₂) und Sauerstoff(O). Der Säurerest verbindet sich mit dem Wasserstoff zu Schwefelsäure.

Batterie geladen: + Platte = Bleioxid | - Platte = Blei
Batterie entladen: beide Platten = Bleisulfat

Gasungsspannung:
Wenn die Zelle eine Spannung von 2.4V erreicht, dann findet keine Umwandlung statt und es wird nur noch das Wasser gespaltet (2 Teile Wasserstoff / 1 Teil Sauerstoff) = Knallgas!!!

Vorgänge beim Entladen der Batterie:
Sobald Stromfliesst, wird das Bleioxid der Plusplatte in seine Bestandteile Blei und 2 Teile Sauerstoff zerlegt. Der Sauerstoff geht in den Elektrolyten und verbindet sich mit dem Wasserstoff der Schwefelsäure zu Wasser

BEIM ENTLADEN BILDET SICH WASSER ==> DIE SÄUREDICHTE NIMMT AB!!!

Das Blei der Plus- und Minusplatte verbindet sich mit dem Säurerest wieder zu Bleisulfat.

Kennzeichnung der Batterie:

12V(Nennspannung): Sie ist eine festgelegter Wert, der ungefähr Die Spannung aller Zellen entspricht.
56 Ah (Kapazität, Fassungsvermögen): Die Batterie wird mit einem Entladestrom von 1/20 der Kapazität gleichmässig belastet. Nach 20 Stunden darf die Batteriespannung nicht unter 10.5V fallen. Beispiel: 54Ah:20h = 2.74A -> Batterie 20h belasten bis zur Schlussspannung von 10.5V.
420A (Kältestrom EN): Die Batterie wird auf -18°C abgekühlt. Anschliessend mit 420A belastet. Dabei muss die Batteriespannung nach 10s noch mindestens 7.5V vertragen.
RC = 80min bei 25 (Reservekapazität): Die Reservekapazität ist die Kapazitätsreserve, die die Batterie in Minuten bei Ausfall des Alternators liefern kann in Abhängigkeit der Verbraucher im Auto. IEC Test: Verbraucher mit 25 A bis zu einer Schlussspannung von 10.5V bei einer Temperatur von 26.7°C | Die gemessene Zeit in Minuten = Reservekapazität

Die Wartungsarme/freie Batterie:

Blei-Antimon Batterie: 1.6% und 7% Antimon(Sb) werden zulegiert. Antimon erhöht Wasserzersetzung und die Zyklenfestigkeit(Anzahl Lade- und Entladevorgänge)
Blei-Calcium Batterie: Wird zu Calcium zulegiert. Edler als Antimon, da der Wasserverbrauch fast null ist.

Konventionelle Bleibatterie mit Blei Antimon-Plattengitter(Sb=>5%):
Vorteile:

gute Stromaufnahme
besonders problemlose Entlade/Ladebetrieb
ungefüllt im Handel -> unbegrenzt Lagerfähig

Nachteile:

nicht wartungsfrei -> viel destilliertes Wasser nafüllen
hohe selbstentladung

Wartungsarme Batterie
Vorteile:

Vorteile wie die konventionelle Bleibatterie
niedrige selbst Entladung
geringer Wasserverbrauch nach DIN

Nachteile:

gefüllt nur 5 Monate lagerfähig
bei extremen Belastungen muss destilliertes Wasser nachgefüllt werden

Wartungsfreie Batterie (Blei-Calcium Plattengitter
Vorteile:

sehr geringe Selbstentladung
sehr gutes Kaltstartverhalten
absolut Wartungsfrei
gefüllt bis 18 Monate lagerfähig

Nachteile:

nachlassende Wiederaufladbarkeit
nur gefüllt erhältlich
geringe Zyklenfestigkeit

Plattenhybrid Batterie (Minusplatte= Pb/Ca und Plusplatte=Pb/Sb)
Vorteile:

geringe Selbstentladung
sehr gutes Kaltstartverhalten
wartungsfrei (Wasserverbrauch
ungefüllt lagerfähig
gute Stromaufnahme

Nachteile:

gefüllt bis 10 Monate lagerfähig

Batterieschaltungen:
Serieschaltung: Die Spannung werden zusammengezählt, die kleine Kapazität zählt, Ladestrom von der kleineren Kapazität
Beispiel: 1.Batterie 12V 45Ah 2.Batterie 12V 60Ah | Spannung= 24V Kapazität= 45Ah Ladestrom= 4.5A (10% von Kapazität)

Parallelschaltung: Die Spannung bleibt gleich, die Kapazität wird zusammengezählt, Ladestrom von der Kapazität
Beispiel: 1.Batterie 12V 45Ah 2.Batterie 12V 60Ah | Spannung= 12V Kapazität= 105Ah Ladestrom= 10.5A (10% von Kapazität)

AGM-Batterie (Absorbet Glass Mat)
Bei den leistungsstarken AGM-Batterien werden zwischen den Bleiplatten spezielle Microglasfasermatten eingesetzt, die die komplette Batteriesäure enthält.
Die Aufnahmekapazität wird so abgestimmt, dass die Glasfasermatte vollständig die Säure aufnimmt, aber die Sättigungsgrad nicht erreicht wird.
Das Verschlossene System ist mit einem Überdrucktventil (VRLA= Valve Regulated Lead Acid) ausgestattet, um mögliche Gase sicher abzuleiten.

Vorteile:

Auslaufsicher und trocken
Bei Frost kann die ausdehnende Flüssgkeit keinen Schaden verursachen
Durch Verpackung der Microglasfasermatten gibt es nahezu keine Plattenbewegung
Vibrationen und Erschütterungen macht kein Schaden
Durch die Säure im Vlies ist der gesamte Elektrolyt gebunden und ein Nachfüllen des Wassers entfällt
sehr niedrigen Innenwiderstand
schnelle Reaktion zwischen Säure und Plattenmaterial, bei anspruchsvolle Situationen (extreme Kälte)

WICHTIGES:
Gehäusematerial = Meistens Polypropylen (Thermoplast, Säurebeständig)
Zellenspannung = 2V pro Zelle = 12V = 6 Zellen à 2V in Serie
Positive Platten = Aktive Masse, braunes Bleioxid (PbO₂)
Negative Platten = Aktive Masse, graues Blei (Pb)
Seperatoren = Platten gegeneinander isolieren (als Blattseperatoren oder Taschenseperatoren)
Elektrolyt = verdünnte Schwefelsäure (37,5%).

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Die Starterbatterie