Battery-Mythbusters No.2: Brauchen AGM-Akkus eine deutlich höhere Ladespannung, weil sie sonst nicht voll werden?

Man liest es immer wieder und inzwischen auch immer öfter:

Zitat

AGM-Akkus brauchen eine höhere Ladespannung! Sogar viele Ladegeräte besitzen inzwischen eine Umschaltung für "AGM", bei der die Ladespannung erhöht ist.

Frage: Machen also alle, die AGM-Akkus mit normaler Ladespannung laden etwas falsch?

Überlegung: Das Bleisystem (positive Elektrode: Bleidioxid, negative Elektrode: Blei, gemeinsames Entladeprodukt: Bleisulfat, Elektrolyt: verdünnte Schwefelsäure) weist bestimmte Spannungsschwellen für Ladung und Entladung auf. Diese sind in erster Linie abhängig von den verwendeten Bleilegierungen, der Elektrolytkonzentration und der Temperatur. Daran ist nichts geheimnisvolles, denn die Bleiakkutechnik ist inzwischen schon 160 Jahre alt. Die zugrunde liegenden Prinzipien sind bekannt und so ändert sich am Grundprinzip des Bleiakkus seit Jahrzehnten schon nichts mehr. Man könnte sagen, das System ist ziemlich durchoptimiert. Dennoch gab es in den letzten Jahrzehnten einige Ideen, die zu neuartigen Bleiakkus geführt haben. So z.B. die Rundzellentechnologie, die Gel- und die AGM-Akku-Technologie. "Technologie" ist dabei aber ein ziemlich hochtrabendes Wort, denn so besonders viel brauchte es nicht, um diese Technologien zu entwickeln. Man musste einfach nur darauf kommen und etwas experimentieren.

Ohne jetzt zu sehr ins Detail zu gehen, kann man feststellen, dass bei Bleiakkus mit flüssigem Elektrolyten die verdünnte Schwefelsäure in physikalisch flüssigem Zustand um die Bleiplatten schwappt. Dieses Prinzip wird bei fast allen Starterbatterien noch heute mit Erfolg verwendet. Es ist aber bei vielen Anwendungen von Vorteil, wenn der Elektrolyt nicht flüssig, sondern fest ist und nicht aus der Batterie auslaufen kann. So hat man zunächst durch Zugabe von Kieselgur zum Elektrolyten eine Paste erzeugt, welche zwischen den Bleiplatten haften bleibt und nicht mehr flüssig ist. Die Funktion des Akkus wird dadurch aber kaum beeinträchtigt, sodass diese Technik die vielen kleinen und lageunabhängig zu betreibenden Gel-Akkus erst möglich gemacht hat.

Später ist man dazu übergegangen, den ursprünglich flüssigen Elektrolyten in fein gewobenem Glasvlies (AGM = absorbed-glas-mat) zu speichern. Das Prinzip ist das der "nassen Hose": Ein textiles Vlies ist in der Lage in Verbindung mit Flüssigkeiten Adhäsionskräfte aufzubauen, durch welche diese Flüssigkeiten aufgesogen und somit örtlich festgehalten werden. Die Flüssigkeit ist also noch vorhanden, aber sie läuft nicht mehr aus dem Vlies heraus. Genau dieses Prinzip wird bei AGM-Akkus angewandt. (Nochmal zum Prinzip "nasse Hose": Man nimmt bei Bleiakkus nur deshalb keine Baumwolle dafür, weil die im Gegensatz zu Glasvlies durch Schwefelsäure schnell zersetzt würde...)

Durch die geänderte Art der Elektrolytbindung (Flüssig/Gel/AGM) ändern sich allerdings die oben erwähnten Spannungsschwellen des Bleisystems in keiner Weise, so dass die Ansprüche an die Ladespannung bei Bleiakkus mit flüssigem Elektrolyten, mit in Gel gebundenem Elektrolyten und mit im Glasvlies gebundenem Elektrolyten letztlich identisch sind.

Frage: Nanu? Aber warum behaupten so viele Internetforen und sogar Ladegerätehersteller etwas anderes?

Antwort: Gute Frage! Ich vermute, das hat rein markttechnische Gründe: AGM-Akkus werden u.a. gern für sogenannte zyklische Anwendungen verwendet. Das sind Anwendungen, bei denen die Akkus erst geladen, dann weitgehend entladen und dann wieder geladen werden (cyclic). Die bei zyklischer Verwendung auf die Bleiplatten wirkende mechanische Belastung ist dabei erheblich, weil das Entladeprodukt Bleisulfat mehr Volumen benötigt als die Ursprungsmaterialien Blei und Bleidioxid. Dadurch "pumpen" die metallischen Platten unter zyklischer Verwendung, was für das gesamte System großen Stress bedeutet. Weil AGM-Akkus durch die Vlieszwischenlagen die Platten quasi zusammenpressen, widerstehen diese diesem Stress aber im Vergleich mit anderen Bleisystemen besonders gut. Sie sind also besonders gut für zyklische Anwendungen geeignet.

Allerdings gelten bei zyklischen Anwendungen andere Ladespannungsvorschriften als bei normalem, oder gar bei Stand-By-Betrieb: Normalerweise wird für Bleiakkus bei 15°C eine Ladespannung von 2,3 bis 2,35V/Zelle (13,8 bis 14,1V beim 12V-Akku) empfohlen. Bei zyklischem Nutzungsschema steigt dagegen der Bedarf an Ladespannung stark an, um die sonst unvermeidliche Sulfatierung zu verhindern, weshalb man bei zyklischer Nutzung mit etwa 2,45V/Zelle (14,7V beim 12V-Akku) lädt. Betreibt man Bleiakkus dagegen im Stand-By-Betrieb (z.B. bei unterbrechungsfreien Stromversorgungen - USV), sind deutlich niedrigere Ladespannung angeraten, um übermäßige Gitterkorrosion zu vermeiden: 2,25V/Zelle (13,5V beim 12V-Akku).

Diese Werte sind Erfahrungswerte aus jahrzehntelangem Betrieb. Letztlich sind die Spannungsschwellen aber stets nur ein Kompromiss zwischen der gewünschten Wirkung (möglichst schnelle und vollständige Aufladung) und der Vermeidnung unerwünschter Nebenwirkungen (Sulfatierung bei zyklischem Betrieb, bzw. Gitterkorrosion bei StandBy-Betrieb). Da zyklische Anwendungen die Sulfatierung stark begünstigen, fährt man hier also im Allgemeinen deutlich höhere Ladespannungen, um der unerwünschten Sulfatierung entgegen zu wirken. Und da die lange Einwirkungszeit der Ladespannung bei Dauerladungen beim Stand-By-Betrieb die Gitterkorrosion stark begünstigt, senkt man hier die Ladespannung ab, um eben diese Gitterkorrosion so gering wie möglich zu halten.

So handelt es sich vermutlich nur um ein weit verbreitetes Missverständnis:

Nicht die AGM-Technologie selbst benötigt höhere Ladespannungen, sondern nur deren überwiegend zyklische Anwendung!

Da dieselben AGM-Akkus aber auch in USVs (natürlich bei deutlich verminderter Ladespannung!) verwendet werden, kann also überhaupt keine Rede davon sein, dass AGM-Akkus stets eine höhere Ladespannung benötigen würden.

Fazit: Nicht die Elektrolyt-Technologie (flüssig/Gel/AGM) schreibt die Laderspannung vor, sondern das Nutzungsschema (cyclic/normal/stand-by)!

Edit 06.12.2014: Heute liegt mir doch tatsächlich ein Bleiakku-Ladegerät vor, welches gleich VIER Umschaltmöglichkeiten für "GEL, AGM, Nass und Calcium-Akkus" bietet! Ich schätze mal, die nächste Serie des Herstellers bringt auch noch Umschaltmöglichkeiten für rote, grüne und gelbe Akkus mit. Yippiii... Eine Umschaltung des Nutzungsschemas (standby/cyclic) hat dagegen noch keiner im Angebot. Wieso eigentlich nicht? Halten die alle ihre Kunden für zu dämlich, um den technischen Hintergrund zu verstehen?

Hallo Brummi,

also Bleibatterie extra zu zyklisieren, um ihre Lebensdauer zu erhöhen, dürfte ebenso kontraproduktiv sein, wie Leuchtstofflampen ohne Not brennen zu lassen, um deren Kaltstarts zu vermeiden, die ja angeblich wieder Lebensdauer kosten sollen. Aber so ist das eben mit den Mythen...

Mit Ladespannung war natürlich die Ladeschlussspannung gemeint. Bei Bleibatterie knallt man ja nicht die Ladespannung sofort auf Höhe der Ladeschlussspannung hoch, weil dabei, wie Du völlig richtig erkannt hast, sofort ein brutal hoher Ladestrom fließen würde, sondern man lädt üblicherweise längerfristig mit dem Nennstrom der jeweiligen Ladestromquelle, bzw. bei Solarladung mit dem jeweils zur Verfügung stehendem Strom auf. Es darf durchaus auch ein eher geringer Ladestrom sein. Nur vollladen sollte man die Batterie nach Möglichkeit, um Sulfatierung vorzubeugen.

Allerdings sollte man bei bereits verfestigtem Bleisulfat - gemeinhin Sulfatierung genannt - möglichst bald randvoll aufladen, und die Ladeschlussspannung dann auch noch über längere Zeit halten, damit das verfestigte Bleisulfat, dass durch besondere Trägheit auffällt, Gelegenheit bekommt, sich wieder in Blei, Bleidioxid und den Säureanteil zurückzubilden. Das war damit gemeint.

Genau das ist bei der normalen Solaranlage leider kaum möglich, weil man ja keinen verfügbaren Solarstrom verschwenden möchte, indem man ihn nicht zur Ladung einer Batterie abfordert sondern statt dessen einfach nur die volle Speicherbatterie noch längere Zeit ohne nennenswerten Ladestrom bei erhöhter Ladeschlussspannung hält. Ganz im Gegenteil wird bei solartypisch zyklische genutzten Bleibatterien der zur Rückführung der unvermeidlichen Sulfatierung erforderliche Ladestrom gar nicht bis zum Erreichen der Vollladung fließen, sondern schon zuvor durch die Dunkelheit sein Ende finden. In der Folge sulfatieren in der Kapazität überdimensionierte Solar-Bleibatterien dann auch in Lichtgeschwindigkeit, so dass man an einer manuellen Desulfatierung in regelmäßigen Zeitabständen nicht vorbeikommt.

Grüße, Tom

Zitat von AFA-Autobatterien

Wieder etwas zum herzhaften Lachen, gerade entdeckt:

https://www.ebay.de/blog/motors/efb-batterie-laden

Im Gegensatz zu Dir kann ich über diesen konzentrierten Unsinn gar nicht lachen. Dieser Quastsch führt nämlich nur dazu, dass alle Informationen, die aus dem Internet kullern, eher früher als später wertlos werden, wenn der Hilfesuchende nicht erkennen kann, was richtig und was falsch ist. Und das finde ich furchtbar. Andererseits hätte man auch schon früher drauf kommen können, dass das Internet letztlich eine Jauchegrube voller Quatsch werden muss, wenn es keine Instanz gibt, die den Unrat ausfegt. Und nun kommt auch noch die Künstliche Intelligenz, die den Kram in ihren Speicher schiebt, die Formulierungungen so aufpimpt, dass es sich seriös liest und schon ist man viel eher geneigt, selbst den größten Unsinn zu glauben. Und alles nur, um auf diese Weise SEO zu machen, damit Google glaubt, die Seite habe Wert für Google-Nutzer und sie deshalb weiter oben im Suchindex zu platzieren.

Grüße, Tom

Edit: https://www.ebay.de/blog/motor…e-ladegeraet-anschliessen ist übrigens noch besser. Demnächst bringen sie noch eine Anleitung, wie man richtig in der Nase bohrt...