Autobatterie

Der richtige umgang mit Fahrzeug Batterien

Autobatterie

Grundsätzlich sollte die Autobatterie nicht älter als zwei Jahre sein. Spezielle Autobatterien für Geländewagen sind sehr gut, sehr teuer, aber nicht nötig. Zweitbatterien für Nebenaggregate, wie Licht, Kompressor, Kühlbox, usw.  sind vorteilhaft, weil man sie auch als Ersatz benützen kann. Außerdem kann man in jeder größeren Ortschaft in Afrika neue Batterien zu annehmbaren Preisen kaufen.

Autobatterien bei erhöhten Außentemperaturen

Autobatterien sind mit einem Gemisch aus Schwefelsäure und destilliertem Wasser gefüllt. Da das Wasser bei hoher Umgebungstemperatur schneller verdunstet, sind regelmäßige Kontrollen und ein Nachfüllen mit destilliertem Wasser besonders wichtig, damit der Säurestand nicht unter die Plattenoberkante absinkt. Wer längere Zeit in tropischen Gebieten unterwegs ist, sollte die Säuredichte, die bei uns auf 1,28 kg pro Liter eingestellt ist, auf 1,23 kg pro Liter absenken, um der Selbstentladung des Akkus, die bei hohen Temperaturen stark ansteigt, entgegenzuwirken. Hierzu wird ein Säureheber benötigt, mit dem man zuerst misst, ob die Batterie voll geladen ist. (Im Heber werden 1,28 kg pro Liter angezeigt.) Anschließend entnimmt man soviel Batteriesäure und ersetzt diese durch destilliertes Wasser, bis ein Wert von 1,23 kg pro Liter erreicht ist.

Es gibt auch noch ältere Säureheber, bei denen die Dichte in Baumegrad angegeben ist. Hier entsprechen 32°Be 1,285 kg pro Liter und 27°136 1,23 kg pro Liter.

Bei der Rückkehr in klimatisch gemäßigtere Gebiete geht man dann umgekehrt vor und erhöht mit Schwefelsäure die Säuredichte auf den ursprünglichen Wert.

Voraussetzung für diese Maßnahmen ist, dass es sich bei der Batterie nicht um ein wartungsfreies Modell handelt, die zur Wartungskontrolle nur mit Spezialwerkzeug oder überhaupt nicht geöffnet werden kann. Die Hersteller behaupten zwar, dass bei wartungsfreier Ausführung (nach DIN-Norm) kein Wasser nachgefüllt werden muss, so ganz sicher scheinen sich die Produzenten aber selbst nicht zu sein, ansonsten wären nicht alle Batteriegehäuse extra so eingefärbt, dass ein Einsehen des Säurestandes von außen nicht mehr möglich ist.

Der richtige Umgang mit Autobatterien

Im täglichen Gebrauch, werden mehr zyklenfeste Autobatterien durch unsachgemäße Ladepraxis zerstört, als an Alterung kaputtgehen. Dies liegt an einem Phänomen, das man Bleisulfatierung nennt.
Bleisulfatierung setzt in dem Moment ein, wenn die Ladespannung einer voll geladenen Autobatterie weggenommen wird. Während bei dem Ladevorgang noch die Bleisulfatkristalle zurück in Blei umgewandelt werden, bleiben danach immer einige Bleisulfatkristalle zurück, die nicht in Blei verwandelt werden können. Es ist nur eine Frage der Zeit, bis diese Bleisulfatkristalle so hart werden, dass sie nicht mehr umgewandelt werden können. Die Dauer dieser Zeitspanne, hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, der Qualität des Bleis, der Temperatur, der chemischen Zusammensetzung der Platten, Porosität, Entladetiefe, Säureschichtung usw. Und kann zwischen einigen Wochen und Monaten variieren. Bei dem Entladeprozesses verbindet sich Blei mit Schwefel zu Bleisulfatkristallen, die sich in den Poren und auf der Oberfläche der positiven und negativen Platten in der Bleibatterie bilden.

Das Auftreten von harten Bleisulfaten hat meist folgende Ursachen:

  • Die Autobatterie wird in entladenem Zustand gelagert.
  • Die Autobatterie wird ständig unterladen
  • Die Elektrolyt reicht nicht bis über die Platten

In diesem Fall wird das weiche Bleisulfat in hartes Bleisulfat umgewandelt und fällt aus. Dieser Vorgang ist nicht rückgängig zu machen.  Durch ein anschließendes Wiederaufladen der Autobatterie kann das Bleisulfit nicht zurückverwandelt werden. Diesen Vorgang nennt man in der Fachsprache, permanente oder harte “Sulfatierung”.

Bei einer Sulfatierung der Autobatterie, wird diese eine höherer Spannung anzeigen, als sie eigentlich hat. Dadurch schaltet der Spannungsregler ab, bevor die Batterie eigentlich vollständig geladen ist.  Durch die verringerte Ausgangsspannung des Spannungsregler, wird die Batterie unterladen. Sulfatierung ist für etwa 85% der Ausfälle von Blei-Säure-Akkumulatoren verantwortlich, die nicht mindestens einmal wöchentlich geladen werden.
Umso länger die Sulfatierung bei Autobatterien auftritt, desto größer und härter werden die Bleisulfatkristalle. Die positiven Platten der Autobatterie werden braun und die negativen matt, gebrochen weiß. Diese Kristalle vermindern die Kapazität der Batterie und ihre Fähigkeit, wieder aufgeladen zu werden.
Diese Sulfatierung betrifft in der Regel aber nur zyklenfeste- und  Starterbatterien, welche nur selten und für kurze Zeit benutzt werden. Bei einem normalen Betrieb in einem Fahrzeug tritt die Sulfatierung nur im üblichen Umfang auf. Durch Ruhestrom und natürlicher Selbstentladung tritt permanente Sulfatierung auf, weil sich die Batterie entlädt, wenn sie lange gelagert wird. (Ruhestrom ist die konstante Last auf die Batterie in einem Fahrzeug, während der Motor abgestellt ist. Die Last kommt von Geräten im Dauerbetrieb wie der Uhr, Alarmanlage, dem Radio zur Erhaltung der eingestellten Radiosender etc.) Zwar beseitigt das Trennen des negativen Batteriekabels den Ruhestrom, aber es hat keinen Effekt auf die natürliche Selbstentladung der Autobatterie. Die Selbstentladung wird durch hohe Temperatur beschleunigt. Deshalb kann Sulfatierung, besonders bei hohen Temperaturen, ein großes Problem für Bleibatterien sein, die nicht genutzt werden, im Regal eines Verkäufers stehen oder sich in  einem geparkten Fahrzeug befinden.

Die fünf Todsünden beim Umgang mit Autobatterien

  • 1. Tiefentladung – Überschreiten der zulässigen Entladetiefe
    Eine Tiefentladung schädigt eine Batterie überproportional. Diese Schädigungen bei Tiefenentladung  addieren sich. Ab etwa 80 Prozent Entladetiefe läuft dieser Prozess sehr schnell ab. Ist die Batterie tiefenentladen setzt die Sulfatierung ein. Wenn die Batterie nicht unmittelbar nach der Entladung wieder aufgeladen wird, kann diese im Schlimmsten Fall unbrauchbar werden. AGM- und Gel-Batterien sind nicht so anfällig gegen Sulfatierung durch Tiefenentladung. Merk: Batterien im Normalfall nicht unter 50% Ihrer Gesamtkapazität beanspruchen und so schnell wie möglich wieder aufladen.
  • 2. Laden mit zu hohem Strom
    Batterien können am Anfang der Ladephase sehr hohe Ströme aufnehmen. Es darf nicht vergessen werden, dass bei hohen Ladeströmen auch die Temperatur der Batterie stark ansteigt. Gängige Ladestrom Werte  für Autobatterien liegen zwischen 10% und 30% der Batteriekapazität, für eine 100Ah-Batterie also 10 bis 30A. Merke: Batterien niemals mit zu hohen Amp. Strömen laden.
  • 3. Unterladung
    Von Unterladung spricht man, wenn eine Batterie permanent nicht wirklich vollgeladen wird. Dies ist der typische Schaden, wenn eine Batterie ausschließlich mit einer herkömmlich geregelten Lichtmaschine, noch schlimmer mit ungeregelten (W-)Ladegeräten geladen wird. Diese beenden bei Erreichen der Gasungsspannung die Ladung. Gute Ladegeräte schalten nach Erreichen der Ladeschlussspannung für einige Stunden in die sogenannte “Ausgleichsphase”, die 4 Stunden und mehr dauern kann.
  • 4. Überladung
    Eine Überladung ist für Gel- und AGM-Batterien die schnellste Möglichkeit sie vollständige Batteriezerstörung zu erreichen. Überladung bedeutet dass die Ladespannung zu hoch gewählt wird (üblich sind Werte zwischen 14,1 und 15V, je nach Typ der Batterie) oder nach vollständiger Ladung der Batterie nicht auf die “Erhaltungsladespannung” (üblicherweise zwischen 13,2 und 13,8V) reduziert wird. Überladung wird meist durch ungeregelte Ladegeräte mit W-Kennlinie, welche ohne Abschaltung arbeiten, verursacht.
  • 5. Lagerung mit mangelhafter Ladung
    Batterien entladen sich allmählich selbst. Ist eine Batterie nicht mehr voll geladen, so beschleunigt sich ihr Alterungsprozess. Aus diesem Grund sollte eine Batterie nach jeder Entladung unmittelbar wieder geladen werden, egal wie wenig Strom der Batterie entnommen wurde.  Dieser Effekt ist auch von der Temperatur abhängig, die Selbstentladung verläuft bei höheren Temperaturen schneller.

Erkennen von permanenter Sulfatierung  bei Autobatterien

  • Sobald eine Autobatterie keine Ladung mehr annimmt, oder sie halten kann, wird sie aller Wahrscheinlichkeit nach permanent sulfatiert sein. Diesen Zustand kann man an folgenden Bedienungen erkennen:
  • Wenn Ihre Standard- (Sb/Sb) oder wartungsarme (Sb/Ca) Nassbatterie (Flüssigelektrolyt) über drei  Monate nicht aufgeladen wurde, besonders wenn die Temperatur im Lagerbereich durchweg über 25° C lag [Sechs Monate bei nassen "wartungsfreien" (Ca/Ca) oder ein Jahr bei AGM- (Ca/Ca) oder VRLA- Gelbatterien (Ca/Ca).]
  • (C/50) der erwarteten Zeit zum wieder Aufladen der Batterie und die Batterie ist warm oder heiß. Wenn Sie zum Beispiel eine vollständig entladene 50-Amperestunden-Batterie und ein Ladegerät mit zehn Ampere haben, sollte eine entladene Batterie innerhalb von 10 Stunden voll geladen sein (2 x 50 Ah / 10 A = 10 h).
  • Wenn das spezifische Gewicht in allen Zellen niedrig ist, nachdem die Batterie lange Zeit an ein Ladegerät angeschlossen war.
  • Wenn die temperaturkompensierte Ladeschlussspannung korrekt ist und die Batterie übermäßig gast oder kocht.
  • Niedrige Leistung oder niedrige Kapazität.
  • Wenn man den Ladezustand mit einem Säureprüfer misst, was genauer ist, weicht das beträchtlich von dem auf einem digitalen Spannungsmesser angezeigten Wert ab.

Permanente Sulfatierung von Autobatterien verhindern

Die beste Methode zur Vermeidung von Sulfatierung ist, eine Bleibatterie immer voll geladen zu halten, weil sich dann kein Bleisulfat bildet. Das kann man auf drei Wege erreichen. Die beste Lösung ist der Einsatz eines externen Ladegeräts in einem gut belüfteten Bereich je nach verwandtem Batterietyp, dass eine durchgehende, temperaturkompensierte Erhaltungsladung mit der vom Hersteller empfohlenen Float- oder Erhaltungsspannung liefern kann. Bei 12-Volt-Batterien hat man je nach Batterietyp normalerweise eine feste Erhaltungsspannung von zwischen 13,1 VDC und 13,9 VDC, gemessen bei 26,7° C mit einem genauen digitalen Voltmeter (0,5% oder besser). [Bei einer 6-Volt-Batterie ist die gemessene Spannung halb so groß wie für eine 12-Volt-Batterie.] Am besten lädt man eine AGM-(Ca/Ca) oder Gel- (Ca/Ca) VRLA-Batterie in drei Phasen und Nassbatterien (Flüssigelektrolyt) in vier Phasen mit einem “intelligenten” mikroprozessorgesteuerten Ladegerät. Wenn Sie schon ein 2-Phasen-Ladegerät haben, nutzen Sie ein spannungsregeltes Erhaltungsladegerät (“float” charger), der auf die richtige temperaturkompensierte Erhaltungsladespannung gestellt ist, um die Batterie voll geladen zu halten. Ein billiges, ungeregeltes Konstantstromladegerät zur Erhaltungsladung (“trickle” charger) oder ein manuelles 2-Phasen-Ladegerät können die Batterie überladen und zerstören, wenn der Elektrolyt austrocknet.

Eine zweite Methode ist das regelmäßige Wiederaufladen der Batterie, wenn der Ladezustand auf 80% oder niedriger fällt. Das Aufrechterhalten eines hohen Ladezustands führt zur Verhinderung permanenter Sulfatierung. Die Aufladehäufigkeit hängt vom Ruhestrom, der Temperatur, dem Zustand der Batterie und dem Batterietyp ab. Niedrigere Temperaturen verlangsamen die elektrochemischen Reaktionen und höhere Temperaturen beschleunigen sie erheblich. Eine Batterie, die bei 35° C gelagert wird, entlädt sich zweimal so schnell wie eine, die bei 23,9° C gelagert wird. Standard-Batterien (Sb/Sb) haben eine sehr hohe Selbstentladerate AGM- (Ca/Ca) und Gel- (Ca/Ca) VRLA-Batterien hingegen haben sehr niedrige.

Es gibt Kompromisse zwischen dem kontinuierlichen Erhaltungsladen (“float” charging), bei dem keine Selbstentladung und Sulfatierung auftreten, und dem regelmäßigem Laden, bei dem die Wahrscheinlichkeit einer geringeren Lebensdauer der Batterie durch permanente Sulfatierung erhöht ist. Wenn Sie sich entscheiden, die Batterien während der Lagerung regelmäßig zu laden und dabei die Aufladehäufigkeit erhöhen, den Ruhestrom eliminieren oder sie bei kälteren Temperaturen lagern, wird das die Selbstentladung verzögern und die Wahrscheinlichkeit der permanenten Sulfatierung verringern, aber auch die Anzahl der Gesamtzyklen reduzieren.

Eine dritte Methode ist die Nutzung eines Solarkollektors zum Erhaltungsladen. Das ist eine beliebte Lösung, wenn kein Wechselstrom zum Laden verfügbar ist. Die Größe des benötigten Solarkollektors oder Wind- oder Wassergenerators hängt den natürlichen Ressourcen, der Kapazität der Batterie und der Temperatur ab. Normalerweise braucht man einen 5-Watt-Solarkollektor (oder mehr) für eine durchschnittliche Autobatterie. Ein Laderegler (Spannungsregler) wird benötigt, wenn die Spitzenstromleistung 1,5% der Amperestundenkapazität der Batterie überschreitet.

Vliesbatterie, AGM-Batterie [Absorbed Glass Mat] (Ca/Ca) (VRLA)

Verschlossene Vliesbatterien fürs Auto (Ca/Ca) und zyklenfeste Vliesbatterien (auch: “mit festgelegtem Elektrolyt” oder “trocken”) haben eine sehr dünne Bor-Silikat-Glasfasermatte zwischen ihren flachen positiven und negativen Platten, welche beide aus einer Blei-Calcium-Legierung bestehen. Die AGM-Batterie wurde 1980 erfunden und 1985 erstmals im Militärflug eingesetzt. Sie hat alle Vorteile einer “wartungsfreien” (Ca/Ca) Batterie, plus:

Viel sicherer als Naßbatterien (wegen der Rekombination des Knallgases beim Laden)
Benötigen kein Wasser
Niedrigere Selbstentladerate (typisch sind 1%-2% pro Monat)
Längere Lebensdauer
Höhere Rüttelfestigkeit
Weniger Ausfälle bei Tiefentladung
Empfindlicher gegen unbeabsichtigte Überladung
Höhere Aufnahme bei der Hauptladung (bis zu 15% kürzere Aufladezeit und geringere Kosten)
Geringere Toleranz gegenüber Hitze
Brauchen keinen besonderen, gefährlichen Versand
Auslaufsicher und können in fast jeder Position eingebaut werden (weil sie verschlossen sind)
Können in halbgeschlossenen Bereichen genutzt werden, z.B. Innenraum oder Kofferraum
Größere Widerstandsfähigkeit der Endpole gegen Korrorsion
Weniger Ladespannungstoleranz
Leiden nicht an Sulfatierung durch Säureschichtung oder Wasserverlust
Ladeverluste von 4% und maximale Dauerentladung von 33% ihrer Kapazität

Ladezustand einer Autobatterie messen

Gemessener Ladezustand von 12 Volt Batterien: (Angaben sind Richtwerte.)

12,0 Volt = 20 %
12,2 Volt = 50 %
12,5 Volt = 75 %
12,7 Volt = 100 %

 

Quelle ua.  www.batteryfaq.org

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