Die Starterbatterie

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 = BleiBatterie entladen: beide Platten = BleisulfatGasungsspannung: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 WasserBEIM 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 = ReservekapazitätDie 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 PlattengitterVorteile: 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 lagerfähigBatterieschaltungen:Serieschaltung: Die Spannung werden zusammengezählt, die kleine Kapazität zählt, Ladestrom von der kleineren KapazitätBeispiel: 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 KapazitätBeispiel: 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 SeriePositive 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%).