Batterie - Batterien

Batterie - das ewige Mysterium
Dieser Text soll ein wenig zum besseren Verstehen einer Batterie beitragen. Obwohl es Bleibatterien schon sehr lange gibt, sind sie noch nicht 100% erforscht. Für bestimmt Vorgänge (Netzkorrosion, Sulfatierung, Plattenwachstum) gibt es keine Formel, womit der Vorgang reproduzierbar nachvollzogen werden kann.

Zusammenfassung / Grundregeln:
- Bauform, Plattenform, Gel oder Fliess: Alles vernachlässigbar. Das Nutzungsverhalten in Bezug auf Ladungszustand und Temperatur entscheidet primär über Tod oder Leben.
- Sekundär entscheidet die Produktionsqualität, die Ausschussrate ist hoch.
Weiteres:
- Bleibatterien können nicht schnell geladen werden. Eine halbvolle Batterie ist erst nach einer 5-stündigen Fahrt voll geladen (bei 20C).
- Motorräder haben keine temperaturabhängige Anpassung der Ladespannung (ich kenn keine, bitte korrigieren).
- Im Vergleich zu 20C: Um eine halbvolle Batterie voll zu laden muss man bei 0C 2x solange fahren bis die Batterie voll ist. Bei bei 35C reicht eine 2-stündige Kaffeefahrt.
- Lange Touren im heissen Hochsommer (>40C) können die Batterie überladen/ verkochen.
- Mit kurzen Touren im Winter wird die Batterie entladen.
- 3x eine Kaffeetour im Spätherbst bei 5C (Batterie wird nicht mehr richtig voll), dann bis März in der Garage (Batterie entlädt sich total) = Batterie hat Kapazitätsverlust und/oder ist defekt.
- Im Winter unbedingt ans Ladegerät.
- Nicht länger als 3 Monate stehen lassen ohne richtige Vollladung, Sommer wie Winter.
- Häufiger Laden verlängert die Lebensdauer. Aufgrund der Selbstentladung muss regelmässig geladen werden.

die Theorie:
Toleranzen:
- Alle Spannung-, Zeit-, Prozent-, Strom- und Temperaturangaben sind ”Daumen-/ Erfahrungswerte”. Für jede Batterie gelten immer nur die jeweiligen Herstellerangaben. Bsp.:

- Herstellung:

- Messungen:

Bauart:
- Verschlossen (auch: versiegelt, wartungsfrei). Gehäuse ist bedingt druckdicht, evtl. auch mit einem Uberdruckventil ausgestattet.

- Geschlossen (auch: offen, wartungsarm). Batteriebetrieb nur aufrecht möglich, gekippt läuft Säure aus.

Bleimischung:
Es gibt Reinbleiplatten und Bleimischungen mit Anteilen von Antimon, (und/oder) Calcium, (und/oder) Selen.
- Reinblei:

- Antimon: Wird benötigt um die Bleiplatten mechanisch stabiler zu machen.

- Calcium: Benötigt andere Produktionstechnik als Blei oder Blei/Antimon. Gibt es erst seit 20 Jahren. Alte Produktionanlagen können keinen Calcium-Mischungen verarbeiten.

- Selen: Sehr neue Technologie, kaum Produktionsanlagen vorhanden.

Plattenformen:
Mögliche Plattenformen: Gro/Pz/Gi: Flache Platten/Rörchenplatte.
Mit Aktivmaterial (vorgeladen), ohne Aktivmaterial (Batterie muss nach Füllung erst geladen werden). Generelles Ziel ist es, eine grosse Oberfläche zu erreichen, damit eine grosse Kontaktfläche zum Elektrolyt (Grössenbeispiel: 2m2 pro g Blei).
- Röhrchenplatte:

- Flache Platte:

Zyklen:
Ein Zyklus beschreibt den Vorgang einer kompletten Entladung und anschliessender vollständiger Ladung.

Elektrolyt
- Gel-Batterie: das Elektrolyt wird mit einem Verdickungsmittel aufbereitet und dann unter Druck zwischen die Platten gespritzt.
- Fliess-Batterie: zwischen den Platten ist eine Matte aus Glasfliess angebracht. Dort wird das unverdünnte/unverdickte Elektrolyt unter Druck eingespritzt. Durch das Verhältnis aus Netzdichte im Fliess und Viskosität des Elektrolyts kann das Elektrolyt ohne Druck den Fliess von alleine nicht mehr verlassen.
- Wenn die Ladespannung zu hoch ist, fängt die Batterie an zu gasen. Dabei geht Elektrolyt verloren.

Charaktereigenschaften:
Generell alles beinflusst den Charakter: Gehäuseart, Plattenform, Bleimischung, Elekrolytmischung.
In Bezug auf:
- Reaktionsgeschwindigkeit, wie schnell reagiert die Batterie auf Belastungen (Kurzschluss, Startverhalten)
- Wie schnell sulfertieren die Bleiplatten (Tiefentladebeständigkeit)
- Alterungsbeständigkeit (Plattenwachstum, Sulfatierung, Wasserverlust
- Max. Stromstärke, wie hoch kann maximal der Strom werden.
- Maximal mögliche Zyklenanzahl

Sulfatierung:
Bei der Umwandlung von Bleidioxid in Bleisulfat nimmt das Sulfat fast das 2-fache Volumen ein. Die Plattenoberfläche wird kleiner, die Kapazität sinkt.

Spannung:
Eine Bleibatterie hat 2V pro Zelle (eine Motorradbatterie hat 6 Zellen). Die Ladespannung ist abhängig von von Bleimischung, Elektrolytmischung und Temperatur (Herstellerangabe). Praktische müsste die Lichtmaschine im Fahrzeug auf jede Batterie genau eingestellt werden.
- Dauerladespannung (Schwebeladespannung), ca. 13,38V (bei 20C). Damit kann die Bleibatterie zeitlich unbeschränkt beschaltet werden kann (Spannung bei der keine Alterung oder keine Gasung auftritt). Bis Batterie voll ist dauert es bis zu 1 Woche.
- Starkladespannung (Schnelladespannung), verschlossen ca. 14,1V, geschlossen ca. 14,4V (bei 20C). Bis eine Batterie voll ist dauert es min. 10Std.
- Während des Ladens verändert sich die Dichte des Elektrolyts. Leer ist etwa 1,12kg/l). Voll heisst, die max. Elektrolytdichte (je nach Hersteller, ca. 1,24kg/l) ist erreicht.
- Ladespannung ist temperaturabhängig: Bei 20C sind 14,1V optimal. Bei 40C reichen schon 13,5V. Bei 0C müssen es 14,7V sein.
- Zu hohe Spannungen verursachen Netzkorrosion, Gasung und Temperaturanstieg.

Selbstentladung:
Selbstentladung ist ein chemischer Vorgang, je nach Hersteller mit 3-5% pro Monat.
- Selbstentladung ist temeraturabhängig. Je höher die Temperatur, desto höher die Entladung.
- Rechnung:

Betriebs-/Lagerungstemperatur:
- Wer es genau machen will: Nach Arrhenius.
- Daumenregel: Je heisser, desto kürzer. Für 10C Temperaturerhöhung halbiert sich die Lebendauer.
- Lagerung bei kühlen Temperaturen besser, Selbstentladung geringer.
- Bleibatterien sollen ausschliesslich im vollgeladenen Zustand gelagert werden. Eine nicht volle Batterie fängt an zu sulfatieren.
- Die gut abgelagerte Batterie (Typ: verschlossen)- seit 1,5 Jahren im Regal des Motorradladens - vom Hersteller befüllt und vorgeladen (Aktivmaterial), wird schon sehr wahrscheinlich Kapazitätsverluste haben bzw. Defekt sein. Daher ist es verständlich das Batteriehersteller wie Motorradhersteller nur 6 Monate Garantie auf die Batterie geben.
- Batterien können nur trocken lange gelagert werden. Sie müssen dann vor Gebrauch befüllt werden.

Legende:
20C = 20 Grad Celcius

Was hier noch fehlt:
- Mögliche Batterietypen für die Lc8 passend (Erstausrüstung und alle aus dem Zubehör)
- praktische Spannungswerte der Lichtmaschine der Lc8 (welche Spannung bei welcher Drehzahl)