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bleiakkumulator

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bleiakkumulator [2007/07/28 15:38] (aktuell)
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 +**[[Start]] | [[Technik]] | [[Akkumulator]] | [[Akkutypen]] | [[Akkutechnik]] | [[Ladeverfahren]] | [[CityEl Elektrik]] | [[Links]]**
  
 +^Artikel aus der Kategorie [[Akkumulator]],​ [[Akkutechnik]],​ [[Elektrik]]^
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 +====== Bleiakkumulator ======
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 +**Die häufigsten Probleme sind hier beschrieben:​ [[Laden der BleiAkkus]]**
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 +===== Technische Daten =====
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 +verändert aus: http://​www.ict.fraunhofer.de/​deutsch/​scope/​ae/​bleisystem.html
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 +  * **Elektrolytlösung (RT):**
 +   * Konzentration Schwefelsäure:​ 36,9 Gew.% = 1,28 g/cm³| voll geladener Akku,
 +   * 7,7 Gew.% = 1,05 g/cm³ entladener Akku
 +   * für Schwefelsäure mit 1,28 g/cm³ RT gilt:
 +   * Leitfähigkeit:​ 0,7 S/cm
 +   * Gefrierpunkt:​ -60 °C
 +   * Viskosität:​ 2,5 Centipoise
 +
 +  * **[[Leerlaufspannung]]:​** 2,08 V, **[[Nennspannung]]**:​ 2 V
 +  * **[[Entladeschlußspannung]]:​** 1,4 bis 1,7 V je nach Belastung, Blei-Gel 1,85V
 +  * **[[Ladeschlußspannung]]:​** ca. 2,4V je nach Typ
 +  * **[[Erhaltungsladungsspannung]]:​** ca. 2,26 Volt pro Zelle, erforderlich um die voll geladene Akkus auf 100% Ladung
 +  * **[[Gasungsphase]]:​** bis höchtens ca. 2.6V (offener Akku) Dauer und Spannung sehr vom Typ abhängig!
 +  * **Nennentladestrom:​** C/20 = 1/20 der Nennkapazität [Ah] in [A]. Bei höheren Strömen verringert sich die entnehmbare Kapazität.
 +  * **Lagertemperatur:​** -25 bis 60 °C
 +  * **Betriebstemperatur:​** -10 bis 60 °C, Achtung! Entladene Akkus frieren durch die geringere Schwefelsäurekonzentration rasch ein.
 +  * Theoretische spezifische Energie : 160 Wh/kg
 +  * Praktische spez. Energie je nach Bauart: 25 bis 40 Wh/kg
 +  * Praktische Energiedichte:​ 60 bis 95 Wh/l
 +  * Energiewirkungsgrad : 70 bis 80 %
 +  * **Lebensdauer :** 250 bis 1.000 Zyklen, hängt sehr stark von der Bauart und den Betriebsbedingungen ab. Allgemein verringern folgende Faktoren die Lebensdauer:​ hohe Entladetiefe,​ Betriebstemperaturen > 25 °C, **[[Ladeschlußspannung]]** > 2,30 V, lange Lagerzeit im teil- oder tiefentladenen Zustand (gefüllte Akkus nur im geladenen Zustand lagern und regelmäßig nachladen!).
 +  * **Selbstentladung :** je nach Bauart und Antimongehalt der Bleigitter bei Raumtemperatur 1 bis 20% im Monat. Bei einer Erhöhung der Lagertemperatur um jeweils 10 Grad verdoppelt sich die Selbstentladungsrate.
 +  * **Bauarten :** Vielfältige,​ dem jeweiligen Verwendungszweck angepaßte Bauweisen. Neben den offenzelligen Batterien mit flüssiger Schwefelsäure werden auch geschlossene Zellen mit eingedicktem Elektrolyt (thixotrope Mischung mit Kieselsäure = SiO2) hergestellt. Diese Batterien sind lageunabhängig und werden mit einer max. Spannung von 2,35 V / Zelle geladen. Diese Betriebsweise ergibt wartungsfreie Batterien, da beim Laden kein Wasserverlust auftritt. Diese Batterien dürfen beim Laden NICHT gasen, da keine Flüssigkeit nachgefüllt werden kann.
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 +====== Artikel aus: www.Wikipedia.de ======
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 +Bei einem **Bleiakkumulator** (kurz Bleiakku) handelt es sich um eine Ausführung des Akkumulators,​ bei der die Elektroden im geladenen Zustand aus Blei und Bleidioxid und der [[Elektrolyt]] aus verdünnter Schwefelsäure besteht.
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 +Bleiakkumulatoren gelten als __zuverlässig und preisgünstig__,​ im Vergleich mit anderen Akkumulatortechnologien sind sie jedoch __schwer__ und weisen nur eine __geringe Energiedichte__ auf.
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 +Die wohl bekannteste Anwendung ist die [[Starterbatterie]] für Kraftfahrzeuge. Sie werden jedoch unter anderem auch als Energiespeicher für Elektrofahrzeuge eingesetzt.
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 +===== Aufbau =====
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 +Bleiakkumulatoren bestehen im aufgeladenen Zustand am positiven Pol aus Blei(IV)-oxid (PbO2), am negativen aus fein verteiltem, porösem Blei (Bleischwamm). Als Elektrolyt wird 20- bis 40-prozentige Schwefelsäure (H2SO4) verwendet. Sie zeichnen sich durch das kurzzeitige Zulassen hoher Stromstärken,​ die zum Beispiel für Fahrzeug- bzw. Starterbatterien notwendig sind, aus.
 +
 +Im entladenen Zustand bestehen beide Pole aus Blei(II)-sulfat (PbSO4).
 +
 +Die Nennspannung einer Zelle beträgt 2,06 Volt, sie schwankt jedoch je nach Ladezustand und Lade-/​Entladestrom zwischen ca. 1,75 und 2,4 Volt.
 +
 +Die [[Aräometer|Säuredichte]] stellt gleichzeitig ein Maß für den Ladezustand dar. Sie beträgt bei vollem Akku ca. 1,28 g/cm³ und bei entladenem Akku 1,10 g/cm³ (Quelle: Varta-Batterielexikon).
 +
 +Bleiakkumulatoren sollten nicht tiefentladen werden, da dies zu irreparablen Schäden führt und den Akkumulator unbrauchbar machen kann. Zum Aufladen sollte ein passender [[Laderegler]] verwendet werden, um Überladung zu vermeiden und die [[Gasung]] zu beschränken.
 +
 +Ein Bleiakkumulator kann gasen, wenn er, vor allem durch Edelmetalle,​ verunreinigt wird. Dabei lagern sich Teile des Edelmetalls an der Bleielektrode an und verringern so die Überspannung des Wasserstoffs,​ so kann Knallgas entstehen, das sich durch Funken beim Abklemmen der Batterieanschlüsse oder elektrostatischer Aufladung z.B. des Kunststoffgehäuses durch Reiben, entzünden kann.
 +
 +Mittlerweile haben Bleiakkus durch weitergehenden Fortschritt eine sehr hohe Lebensdauer. Trotzdem altern die Bleiakkus. Das liegt in erster Linie an der Sulfatierung des Bleisulfats. Diese Sulfatierung bewirkt, dass sich die PbSO4-Kristalle zu immer größeren Verbünden zusammenschließen. So verringert sich die Oberfläche des PbSO4. Durch diese kleinere Oberfläche löst sich das PbSO4 immer schlechter, so dauert es sehr lange bis eine hinreichend hohe Konzentration an Pb2+ vorliegt.
 +
 +===== Verschlossene Bleiakkumulatoren:​ =====
 +
 +**Blei-Gel-Akkumulator**
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 +Bleiakkus können auch in einer verschlossenen Bauform hergestellt werden. Verschlossene Bleiakkus sind wie folgt aufgebaut:
 +
 +    * Die Zellen sind zugeschweißt,​ es existiert lediglich ein Überdruckventil.
 +    * Der Elektrolyt ist festgelegt, also nicht mehr flüssig.
 +
 +Der Elektrolyt kann auf zwei Arten festgelegt werden:
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 +    * Durch Zusatz von Kieselsäure zur Schwefelsäure erstarrt der Elektrolyt zu einem Gel. Dieser Typ wird als Gelakku bezeichnet.
 +    * Zwischen die Elektroden wird ein Glasfasergewebe eingebracht,​ das den Elektrolyten vollkommen aufsaugt. Dieser Typ wird Vliesakku genannt.
 +
 +Durch den festgelegten Elektrolyt ist es möglich, verschlossene Bleiakkus lageunabhängig zu betreiben.
 +
 +Bei Gelakkus tritt praktisch keine Säureschichtung auf, in Vliesakkus ist sie gegenüber geschlossenen Akkumulatoren vermindert.
 +
 +Der Innenwiderstand von verschlossenen Bleiakkus ist höher als bei vergleichbaren nicht geschlossenen Bleiakkus. Sie sind daher weniger geeignet hohe Ströme zu liefern, wie sie bei der Anwendung als Starterbatterie erforderlich sind.
 +
 +Da die Zellen verschweißt sind, ist es nicht möglich, die Batterie zu öffnen, um beispielsweise Wasser nachzufüllen. Dies ist auch nicht erforderlich,​ da verschlossene Bleibatterien deutlich weniger gasen als herkömmliche Bleibatterien. Durch den festgelegten Elektrolyten hindurch bilden sich Gaskanäle aus. Der durch die Nebenreaktion an der positiven Elektrode gebildete Sauerstoff kann daher direkt zur negativen Elektrode wandern und dort zu Wasser rekombinieren.
 +
 +Bei Überladung der verschlossenen Bleibatterie (d.h. wenn die Spannung zu hoch ist) wird ein Überschuss an Sauerstoff erzeugt, der nicht mehr rekombinieren kann. Im gleichen Maße wird an der negativen Elektrode [[Wasserstoff]] erzeugt. In diesem Fall entweichen die Gase durch das Überdruckventil und die Batterie kann mit der Zeit austrocknen. Da ein Nachfüllen des Elektrolyten nicht möglich ist, erfordern verschlossene Bleibatterien ein angepasstes Ladeverfahren. Es muss vermieden werden, dass die Batterie über längere Zeit bei einer zu hohen Spannung geladen wird, die mit starker Gasung verbunden ist.
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 +Eine andere Möglichkeit ist, ein wenig eines katalytisch aktiven Materials beizufügen,​ an dem der Wasser- und der Sauerstoff zurück zu Wasser reagieren können.
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 +Zusätzlich besteht bei der Ladung mit einer überhöhten Spannung bei verschlossenen Bleibatterien die Gefahr des Thermal Runaway. Der interne Sauerstoffkreislauf erwärmt die Batterie. Eine Erhöhung der Batterietemperatur führt bei konstanter Spannung zu einem erhöhten Ladestrom. Dieser führt zu einer vermehrten Gasentwicklung und der Sauerstoffkreislauf wird verstärkt. Dieser selbstverstärkende Prozess kann die Batterie überhitzen und zerstören.
 +[Bearbeiten]
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 +==== Anwendungen ====
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 +Allgemein werden Pufferbatterien und Traktionsbatterien unterschieden. Während Pufferbatterien eine vorhandene Energieversorgung unterstützen,​ kommen Traktionsbatterien als eigenständige Energiequelle zum Einsatz.
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 +    * Anwendungsbeispiele für Pufferbatterien
 +          o [[Fahrzeugbatterien]]
 +          o Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) (Notstromversorgung)
 +          o Zentrale Stromversorgungssysteme für Notbeleuchtung
 +          o Solarbatterien in Fotovoltaikanlagen (Inselanlagen)
 +    * Beispiele für Traktionsbatterien
 +          o [[Elektrofahrzeuge]]
 +                + elektrische Gabelstapler
 +                + elektrische Rollstühle
 +          o U-Boote
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 +
 +==== Spuelen und Loeslichkeit von Blei ====
 +
 +Aus Forum: http://​forum.myphorum.de/​read.php?​f=567&​i=10327&​t=10315#​reply_10326
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 +Blei hat übrigens eine sehr viel höhere Löslichkeit:​ Bleisulfat zum Beispiel 10^-8 statt 10^-12 beim CdOH! das sind über 20 mg/l in reinem Wasser, in Schwefeläure entsprechend der hohen SO4-Konzentration natürlich viel weniger. Also, beim Spülen von Bleiakkus mit Wasser sehr viel mehr Vorsicht walten lassen, nicht zu viel spülen! ​
 +
 +====== Siehe auch ======
 +
 +**[[Laden der BleiAkkus]]**
 +
 +====== Links Bleiakkus ======
 +
 +  * **[[http://​www.ict.fraunhofer.de/​deutsch/​scope/​ae/​bleisystem.html|Batterie-Glossar __Blei__ des Frauenhoferinstitutes]]**
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 +
 +====== Links ======
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 +  * http://​www.microcharge.de/​Bleiakku-Interna.html **Gute Erklärung und Zusammenfassung verschiedener Probleme**
 +  * **[[http://​www.batteryuniversity.com/​partone-german.htm|Ausführliche auch wissenschaftliche Erklärungen von batteryuniversity]]**
 +  * **[[http://​www.ict.fraunhofer.de/​deutsch/​scope/​ae/​bg.html|Batterie-Glossar des Frauenhoferinstitutes]]**
 +  * **http://​www.basytec.de/​pbbatterie/​Bleibatterie.html Weiter ausführliche auch wissenschaftliche Erklärungen zu Akkus.**
bleiakkumulator.txt · Zuletzt geändert: 2007/07/28 15:38 (Externe Bearbeitung)