Schwer in Ordnung: Bleibatterien von LEAB

Batterien sind wichtige Energiespeicher in der mobilen Stromversorgung und werden in verschiedenen Varianten eingesetzt. Bleibatterien sind bereits seit mehr als 100 Jahren gebräuchlich – auch im Bereich der mobilen Stromversorgung. Heute sind sie die meistgenutzten Batterien im Bereich Automotive. Wir stellen die drei wichtigsten Arten vor.

Bleibatterien – welche Typen gibt es?

Es gibt verschiedene Typen von Bleibatterien, die sich in Bezug auf ihre Konstruktion und ihre Anwendung unterscheiden. Dies sind die drei wichtigsten Bauarten:

Nassbatterien: Dies sind die traditionellen Blei-Säure-Batterien, die ein flüssiges Elektrolyt enthalten. Sie werden häufig als Starterbatterien für Fahrzeuge verwendet und sind auch in anderen Anwendungen zu finden.
Gel-Batterien: Bei diesen Batterien ist das Elektrolyt in Gel gebunden. Die Gel-Technologie macht die Batterien besonders widerstandsfähig gegenüber Vibrationen und Erschütterungen. Gel-Batterien sind wartungsfrei, in Anwendungen mit hohen Anforderungen an Zuverlässigkeit und langer Lebensdauer zu finden und bieten eine geringere Selbstentladung im Vergleich zu Nass- und AGM-Batterien. Besonders gut sind sie für den Freizeitbereich und für Notstromversorgungen geeignet.
AGM-Batterien: AGM steht für Absorbent Glass Mat, welches bedeutet, dass die Elektrolytlösung in einem Glasfaser-Material absorbiert ist, das zwischen den Bleiplatten angeordnet ist. AGM-Batterien sind wartungsfrei, haben eine hohe Zyklenlebensdauer und werden häufig in Fahrzeugen mit Start-Stopp-Automatik und/oder Bremsenergie-Rückgewinnung eingesetzt.

Plus und Minus: Die Vor- und Nachteile der drei Bleibatterietypen

Vorteile von herkömmlichen Nass-Batterien

Preis: Herkömmliche offene Blei-Säure-Batterien werden am häufigsten verwendet und sind besonders preisgünstig.
Lebensdauer: Durch regelmäßige Wartung und Pflege lässt sich die Lebensdauer gerade bei ungünstigen Temperaturverhältnissen verlängern. Verbrauchtes Wasser kann nachgefüllt werden, bevor es zu Schäden an den Platten kommt. Durch das Ausspindeln der Säuredichte lässt sich der Ladezustand jeder einzelnen Zelle sehr genau bestimmen.
Gut erhältlich: Sollte eine Ersatz-Batterie benötigt werden, finden sich Blei-Säure-Batterien nahezu an jeder Tankstelle und in fast jedem Baumarkt.

Nachteile von herkömmlichen offenen Nass-Batterien

Ladezyklen: Offene Blei-Säure-Batterien haben in der Regel eine geringere Anzahl nutzbarer Entladezyklen – vor allem, wenn sie nicht explizit für eine zyklische Entladung vorgesehen sind. Die meisten Blei-Säure-Batterien werden als Starterbatterien verkauft und sind nicht als Zusatzbatterien einsetzbar.
Geringe Kapazität: Blei-Säure-Batterien lassen sich weniger tief entladen und besitzen daher weniger nutzbare Kapazität als andere Batterietypen. In der Praxis sollte man nicht mehr als 50 % der Nennkapazität entladen, um eine schädliche Tiefentladung zu vermeiden.
Wartung: Der Säurestand von offenen Blei-Säure-Batterien muss regelmäßig kontrolliert und ergänzt werden.
Sicherheit: Beim Laden treten durch die Entlüftungsbohrungen neben explosivem Wasserstoff-Sauerstoffgemisch auch Spuren von Batteriesäure aus, die stark korrosiv sind. Daher dürfen offene Blei-Säure-Batterien nicht direkt im Innenraum verbaut werden und müssen mit einer Entlüftung nach außen versehen sein. Bei Beschädigungen des Gehäuses kann bei Blei-Säure-Batterien flüssige Schwefelsäure austreten, die ätzend ist und Verletzungen verursachen kann.

Vorteile von Gel-Batterien

Wartungsfreiheit: Gel-Batterien erfordern keine Wartung, da sie versiegelt sind und kein Wasser nachgefüllt werden muss. Dies spart Zeit und Aufwand im Vergleich zu anderen Arten von Blei-Säure-Batterien.
Sicherheit: Durch die Versiegelung sind Gel-Batterien sicherer als herkömmliche offene Blei-Säure-Batterien. Auch wenn das Gehäuse beschädigt ist, kann kein Gas oder Säure freigesetzt werden. Dadurch sind sie auch für den Einsatz in geschlossenen Umgebungen geeignet.
Geringe Selbstentladung: Gel-Batterien haben eine geringe Selbstentladungsrate. Das heißt, sie können ihre Ladung für längere Zeit halten, ohne aufgeladen zu werden. Dies ist besonders vorteilhaft für Anwendungen, bei denen die Batterie nicht regelmäßig verwendet wird.
Lebensdauer: Gel-Batterien weisen eine sehr hohe Zyklenlebensdauer auf, sie können häufig ge- und entladen werden, ohne dass die Lebensdauer der Batterie beeinträchtigt wird. Da Gel-Batterien tiefer entladen werden können als Nass-Batterien, weisen sie eine größere nutzbare Kapazität bei vergleichbarer Nennkapazität auf.

Nachteile von Gel-Batterien

Preis: Gel-Batterien sind in der Regel teurer als herkömmliche offene Blei-Säure-Batterien.
Ladetechnik: Gel-Batterien reagieren weniger tolerant auf Überladung, da das verlorene Wasser nicht ersetzt werden kann und so die Platten austrocknen können. Daher ist immer ein passendes Ladegerät mit geeignetem Ladeprogramm zu wählen.

Vorteile von AGM-Batterien

Lebensdauer: AGM-Batterien können sehr häufig ge- und entladen werden, ohne dass dies die Lebensdauer der Batterie beeinträchtigt. Da sie tiefer entladen werden können, weisen AGM-Batterien auch eine größere nutzbare Kapazität auf als etwa Nass-Batterien.
Wartungsfrei: AGM-Batterien erfordern keine Wartung, da sie versiegelt sind und kein Wasser nachgefüllt werden muss. Dies spart Zeit und Aufwand im Vergleich zu anderen Arten von Blei-Säure-Batterien.
Geringe Selbstentladung: AGM-Batterien haben eine geringe Selbstentladungsrate. Dies bedeutet, dass sie ihre Ladung für längere Zeit halten können, was besonders vorteilhaft für Anwendungen ist, bei denen die Batterie längere Standzeiten ohne Nachladung überbrücken muss.
Sicherheit: AGM-Batterien sind versiegelt, daher tritt kein Gas oder Säuredampf bei der Ladung aus. Auch wenn das Gehäuse beschädigt ist, kann kein Gas oder Säure freigesetzt werden. Dadurch sind sie auch für den Einsatz in geschlossenen Umgebungen geeignet.
Robustheit: Durch die Trennung der Bleiplatten mittels Vliesmatten sind AGM-Batterien robuster als Blei-Säure-Batterien und werden teilweise sogar in Baumaschinen wie Rüttelplatten eingesetzt.

Nachteile von AGM-Batterien

Preis: AGM-Batterien sind in der Regel teurer als herkömmliche Blei-Säure-Batterien.
Ladetechnik: AGM-Batterien reagieren weniger tolerant auf Überladung, da das verlorene Wasser nicht ersetzt werden kann und so die Leistung reduziert wird. Daher ist immer ein passendes Ladegerät mit geeignetem Ladeprogramm zu wählen.

Wie funktioniert eine Bleibatterie?

Die Funktionsweise einer Bleibatterie beruht auf der elektrochemischen Reaktion zwischen sich gegenüberstehenden Bleiplatten und einer verdünnten Schwefelsäure – dem Elektrolyt – in den die Bleiplatten getaucht sind.

Im geladenen Zustand besteht die positive Elektrode (Platte) aus Bleisulfat und die negative aus reinem Blei. Verbindet man beide Elektroden außerhalb der Batterie durch einen Verbraucher, beginnt die chemische Reaktion in der Batterie. Während die Elektronen durch den Verbraucher von einem Batteriepol (Minuspol) zum anderen (Pluspol) wandern und Strom fließt, wandern zum Ausgleich in der Batterie Ionen von der positiven Elektrode zur negativen. Dadurch entsteht auch an der negativen Elektrode Bleisulfat. Durch diese Reaktion wird die Schwefelsäure verbraucht und die Konzentration der Elektrolytlösung sinkt.

Grafische Darstellung der Aufbau einer Bleibatterie. — Eine Bleibatterie setzt sich unter anderem aus verschiedenen Gittern und Platten zusammen.

Begrenzte Nutzungsdauern

Ist die Konzentration der Schwefelsäure unter ein bestimmtes Niveau gefallen, muss die Batterie aufgeladen werden. Bei der Aufladung laufen die chemischen Prozesse in umgekehrter Reihenfolge, bis am Ende der ursprüngliche Zustand wiederhergestellt ist. Da dieser Wandlungsprozess verlustbehaftet ist, kann jede Bleibatterie nur eine begrenzte Zahl von Ladezyklen überstehen. Ihre Nutzungsdauer ist daher begrenzt.

Auch hier gibt es bauartbedingte Unterschiede, die für die Auswahl des Verwendungszwecks entscheidend sind. So weisen Starterbatterien oft lediglich nur 100 bis 200 Ladezyklen auf, während hochwertige Gel-Batterien durchaus das Zehnfache erreichen können. In der Praxis wird die Lebensdauer einer Batterie von der genutzten Entladetiefe bestimmt. Je tiefer und regelmäßiger die Batterie entladen wird, desto geringer ist die Anzahl der erreichbaren Zyklen.

Welche Batterie sollte man für welchen Zweck verwenden?

Die Wahl des geeigneten Batterietyps hängt immer von verschiedenen Faktoren ab, wie der Anwendung, der Anzahl der Zyklen, der benötigten Kapazität, der Betriebstemperatur oder der Umweltbedingungen.

Welche Batterie für einen bestimmten Einsatzzweck (Starterbatterie oder Zusatz-/Verbraucherbatterie) besser geeignet ist, hängt jedoch weniger von der Bauart als von der Geometrie der verbauten Platten ab. Starterbatterien, die kurzfristig sehr hohe Ströme liefern müssen, enthalten relativ viele dünnere Platten mit entsprechend großer Oberfläche. Batterien für Versorgungsanwendungen hingegen bestehen aus insgesamt weniger Platten. Diese sind jedoch dicker und weisen somit bei gleicher Kapazität eine geringere Oberfläche auf. Diese Zusammenhänge gelten im Wesentlichen für alle Batteriebauarten, ob Nass-, Gel- oder AGM-Batterie. In der Praxis wird man beispielsweise Gel-Batterien häufiger als Zusatzbatterien denn als Starterbatterien finden, da das gebundene Elektrolyt zusätzliche Vorteile bietet, die gut genutzt werden können.

Sprechen Sie am besten unseren Technischen Vertrieb an, um eine genaue Einschätzung Ihres Bedarfs zu ermitteln. Bei LEAB bekommen Sie jede Art von Bleibatterie.