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Mahari

Akku-Anfänger

  • »Mahari« ist der Autor dieses Themas

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1

05.04.2011, 13:11

Warum geht eine Zelle in der Batterie kaputt?

Hallo!
Ich beobachte seit einiger Zeit etwas, was ich mir nicht erklären kann.
Und zwar installiere ich Solaranlagen in Spanien. Dafür verwende ich recht häufig
250Ah C100 Monoblocks. Die je nachdem, 2 oder 4 stück parallel und seriell verschalten werden.
Die Pflege ist eigentlich recht gut, da die Lade und Entladekontrolle über einen Laderegler erfolgt.
Schäden durch überladen und tiefentladen sind also ausgeschlossen.
Sulfatierung kann ich auch ausschließen, nachdem ich in allen Anlagen je Batterie einen Pulser verbaue.

Was ich immer wieder feststelle ist, dass nur eine Zelle der Batterie kaputt geht. Und zwar fast immer die
am nächsten zum Minuspol. Die defekte Zelle, entlarve ich mit dem Säureheber.
Während fünf Zellen über 1,21 g/ml markieren, schwimmt bei einer der Schwimmer meist nicht mal auf.

Bei dem Batterietyp handelt es sich um Solar, also Semitraktionsbatterien von Dyno. Dyno ist wohl ein Französischer Hersteller
der die Hoppecke Batterien nachbaut. Zumindest steht auf den Aufklebern Dyno und Hoppecke drauf.
Nach dem es sich um Solarbatterien handelt sollte man davon ausgehen können, dass im inneren Bleiplatten sind und nicht nur
mit Bleipaste gefüllte Gitter.
Leider ist das Gehäuse schwarz und man sieht deshalb nicht wie hoch evtl. Schlamm am Grund liegt.
Interessant ist, das von 4 Batterien in einer Anlage "nur" drei betroffen sind.

Die Batterien sind jetzt ca. 5 Jahre im Einsatz. Ich hatte aber auch schon jüngere Batterien mit diesem Problem.

Jetzt die Fragen:
Warum passiert das?
Kann man was dagegen tun?

Servus

Mahari

Tom

Moderator

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2

05.04.2011, 13:35

Hallo,

die Frage ist eigentlich nicht sinnvoll zu beantworten, wenn man den eigentlichen Schaden an den defekten Zellen nicht kennt. Ein typisches Problem ist aber dieses:

In der Regel werden bei der Zyklisierung die kapazitiv schwächsten Zellen im Verhältnis zu ihrer Kapazität am stärksten belastet, was diese dann auch am schnellsten verschleißt. Besonders bei großen Entladetiefen und/oder hohen Entladeströmen tritt das Problem auf, daß die schwächste Zelle einer Batterie als erste die kritische Entladeschlußspannung unterschreitet, ab welcher eine Schädigung der Zelle einsetzt. Dadurch vermindern sich Kapazität und Innenwiderstand dieser Zelle schneller, als die der anderen Zellen, was sie zusätzlich schwächt und diesen Effekt immer schneller fortschreiten lässt, bis es zu dem beschriebenen Phänomen kommt, daß eine Zelle völlig "flach" ist, wärend die anderen sich durchaus noch in gutem Zustand befinden.

Verhindern kann man diesen Effekt nur dann, wenn bei Ladung und Entladung jede einzelne Zelle spannungsüberwacht wird. Nur so kann sichergestellt werden, daß weder einzelne Zellen überladen oder zu tief entladen werden. Dies ist bei Batterieverbänden in geschlossenen Gehäusen ohne von außen zugänglichen Zellenverbindern natürlich nicht möglich. Ein sogenannter "Tiefentladeschutz", der nur die Gesamtspannung einer Batterie überwacht, kann naturgemäß nicht erkennen, ob eine einzelne Zelle schon zu tief entladen ist, wenn andere Zellen im selben Verbund gleichzeitig noch eine deutlich höhere Spannung aufweisen.

Man kann sich dadurch helfen, daß man entweder die Entladetiefe deutlich reduziert, um möglichst gar nicht erst in den kritischen Bereich der Entladeschlußspannung zu kommen, oder daß man einen Verbund aus 2V-Einzelzellen zu Batterien zusammenschaltet. Solche Verbünde aus Einzelzellen mit zugänglichen Zellenverbindern bringen nicht nur den Vorteil mit, daß sich die Einzelspannungen der Zellen dauerhaft messen und überwachen lassen, sondern sie ermöglichen insbesondere auch den einfachen Austausch schwacher oder defekter Zellen. Bei der bzgl. Lade- und Entladeschlußspannungen besonders empfindlichen Lithiumtechnik geht man ebenso vor.

Der Grund, weshalb bei den von Ihnen montierten "Batterien" die defekte Zelle im die mit Minus verbundene ist, ist bei Verwendung identischer Monoblock-Akkus (2V/250Ah) natürlich nur schwer und spekulativ zu beantworten. Irgendwelche verschleißfördernden Faktoren scheinen dort am stärksten wirksam zu werden, falls es sich nicht nur um einen Zufall handelt. Temperatur? Elektrolytpflege? Seeluft (Natriumchlorid)?

Vom Dauerpulsen, um "Sulfatierung" zu verhindern, kann ich im übrigen nur abraten. Das ist der größte Unfug! Auch wenn die Industrie ganz tolle Geräte bereitstellt, die sich aller möglichen Wunderwirkungen rühmen, so liegen in Sachen "Sulfatierung" die größten Defizite eigentlich im meist mangelhaftem technischen Verständnis des Anwenders (ich hoffe, ich darf das mal so formulieren). Eine "Sulfatierung" im Sinne des verwendeten Pulsers findet im normalen Betrieb zyklisch beanspruchter Bleiakkus nämlich gar nicht statt! Von daher darf sich auch kein Dauerpulsgerät eine besonders lange Lebensdauer der Batterie ans Revers heften, die stammt nämlich in keinem Fall und nienicht vom Pulser her.

Als sulfatiert bezeichnet man Akkus, bei denen sich die feinkristallinen Bleisulfatkristalle, die sich als völlig normales Entladeprodukt bei jedem Bleiakku bilden (und auch bilden sollen!), wegen langer Standzeizt des Akkus im entladenen Zustand zu großen und damit inaktiven Bleisulfatkristallen zusammengeballt haben. Mal abgesehen davon, daß die Zellenstruktur durch Gitterwachstum, wie es bei Tiefentladung unvermeidlich ist, geschädigt wurde, ist also für die Diagnose Sulfatierung eine dauerhaft entladene Batterie nötig. Dieser Fall kommt bei Ihnen aber lt. eigener Aussage nicht vor. So können Sie auch keine Vorteile aus dem oder den Pulser(n) ziehen. Statt dessen zog der Hersteller Ihnen schön das Geld aus der Tasche und Sie wiegen sich fälschlicherweise in einer nicht gerechtfertigten Sicherheit. Das Pulser wie Mega***se und andere durch ihren eigenen Energieverbrauch die Selbstentladung des Akkus verstärken, sei hier nur am Rande vermerkt. Leider verstehen es manche Hersteller seit vielen Jahren, dieses leicht ins esotherische reichende Thema Sulfatierung für sich in klingende Münze zu verwandeln, ohne ihren Kunden einen echten Nutzen zu erbringen. Diese Art der Pulser ordne ich in dieselbe Schublade ein wie Batterie-(EDTA)Wundertropfen und Benzinsparmagnete. Also am besten über Bord werfen!

Viele Grüße!

Thomas Rücker

Mahari

Akku-Anfänger

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3

05.04.2011, 14:09

Danke für die ausführliche Antwort! n/t

.

Ewald

Akku-Meister

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4

06.04.2011, 14:49

Hallo Thomas
Ich erinnere mich noch an die Jahre 1975 bis 1979 als wird damals von Milchtransportfahrzeugen, mehrere defekte 12Volt 88 Ah Starterbatterien aus Steyr Traktoren mit Gleichstromgeneratoren reparierten. Ein Hauptproblem war damals eher hoher Ladungsdurchsatz bei Verladearbeiten in den frühen Morgenstunden, mit zwei am Dach montierten Halogenscheinwerfern und die zusätzliche Beleuchtung an den Zugfahrzeugen, bei Leerlaufdrehzahl der jeweilgen Traktoren.
Es handelte sich überwiegend um Starterbatterien der Marke "Bären Batterie" mit schwarzen Hartgummikästen und offenen Zellenverbindern, deren einzelne Zellen noch mit Bitumen von oben vergossen waren. Es waren fast immer die Außenzellen defekt und soweit ich mich noch erinnere eine Tendenz zu den Minuszellen. Wir hatten dafür spezielle zusammenschraubbare Schablonen, welche wir vor den verlöten unter die Zellenverbinder montierten.
Ein Anbieter von "Megapulse" behauptete daß stark sulfatierte Bleiakkus nach mehreren Monaten wieder weitgehend brauchbar werden, falls man seine Pulser mit Erhaltungsladegeräten parallel betreibt. Aus persönlichen Interresse kaufte ich vor mehreren Jahren so ein Gerät und versorgte zwei weitgehend gleich schlechte "verwahrloste" Schrottakkus mit zwei getrennten Schaltnetzteilen von diesem Typ.

Also eine Starterbatterie mit und die andere ohne parallelgeschaltetem Mepapulse. Nach knapp einem Jahr drückten beide wieder brauchbare Prüfströme und auch die nutzbare Reserverkapazität war gar nicht so schlecht. Am Prüfling mit dem parallelgeschalteten Magepulse konne ich nach dieser langen Zeit keine besseren Parameter feststellen, der verbrauchte aber in dieser Zeit permanent 2 Wattstunden zusätzliche elektrische Energie. Auch bei weiterem Betrieb ohne den fragwürdigen Megapulse, verhielten sich beide Bleiakkus weitgehend gleich, auch mit annähernd gleichen Erhaltungsladeströmen aufgrund fortgeschrittener Selbstentladung. Nach dem Abklemmen des Pulsers verringerte sich aber der Wasserverbrauch erheblich, welcher im Parallelbetrieb mit dem Pulser immer erheblich höher war, als am anderen ohne diesem fragwürdige Geschwür.
Fazit: Unterm Strich kann man möglicherweise behaupten, "hilft es nichts dann schadet es auch nicht", aber einen nachweisbaren Nutzen konnte ich nicht erkennen!

Tom

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5

07.04.2011, 14:33

Hallo Ewald,

das waren noch Zeiten, hehe... :thumbup: Aber weshalb vorwiegend die außenliegenden Zellen zuerst defekt werden, kann ich mir nicht erklären. Hast Du dafür eine Erklärung?

Pulser, der mit Ladestromimpulsen nicht zu geringer Höhe arbeiten, sind meiner Erfahrung nach erheblich wirksamer als normale Erhaltensladegeräte, wenn es darum geht, sulfatierte Bleiakkus zu desulfatieren. Die impulsweise Überspannung scheint hier deutliche Vorteile gegenüber einer statisch anliegenden Ladespannung zu geben, die ja aus nachvollziehbaren Gründen nicht zu hoch sein darf und dann oft eben nicht ausreichend ist, um grobe Bleisulfatkristalle ausreichend schnell zu lösen. Behandlungszeiten von einem Jahr habe ich allerdings noch nicht ausprobiert, aber so lange Zeiträume scheinen mir doch etwas unpraktisch zu sein. Pulser, die mit Entladeimpulsen arbeiten (praktisch alle anderen Wettbewerbsgeräte außer Megap...e oder Power-Pulsar), können aus physikalischen gründen übrigens keine Desulfatierung beschleunigen, denn eine Überspannungserzeugung ist hier eben nicht gegeben. Dennoch können auch von solchen Pulsern positive Effekte in Bezug auf den Innenwiderstand des Akkus ausgehen, weil der Widerstand der Grenzschicht zwischen Aktivmassen und Bleigittern durch starke Stromimpulse verringert wird. Mit einer Desulfatierung hat das aber nichts zu tun.

Insofern kann ich gegen den Megap...e nichts sagen, denn wenn man ein Erhaltensladegerät parallel schaltet (das natürlich keine Siebkondensatoren im Ausgang besitzen darf, welche die Impulse dann wieder "wegbügeln"), dann kann man damit durchaus Erfolge bei sulfatierten Batterien erzielen, auch wenn die Stromimpulse hier eher zierlich ausfallen.

Allerdings wende ich mich heftig gegen die Marketingstrategie des Herstellers Novitec, in der suggeriert wird, man könne durch bloßen Anschluß des Pulsers deie meisten der schwachen Fahrzeugbatterien wieder voll gebrauchsfähig machen bzw. durch Anschluß des Gerätes an eine frische Batterie deren Lebensdauer merklich verlängern. Beides ist aber nachweislich falsch, weil
  1. im Betrieb befindliche Starterbatterien nicht sulfatiert sind
  2. die sulfatlösende Funktion allein während der kurzen Motorlaufzeiten nur schwerlich wirksam werden könnte
Außerdem kann man mit einer Starterbatterie, die so stark sulfatiert ist, daß man schon einen Pulser zur Desulfatierung benötigt, weder einen Motor starten, noch die Überspannungsimpulse der Lichtmaschine dämpfen. Ihr Innenwiderstand ist dazu viel zu hoch. Man sieht daran, daß die beworbene Standardanwendung des Mega...e völlig sinnlos ist. Das hat vermutlich auch Novitec irgendwann erkannt und ein mit einem Pulser kombiniertes Ladegerät auf den Markt gebracht. Leider ist es so teuer, daß ihm ein Markterfolg verwehrt blieb. Also verkauft man eben weiter diese Megap...er... :thumbdown:

Bedenklich erscheint mir ohnehin die Empfehlung, einen Ladestrom-Pulser in ein bestehendes Fahrzeugsystem zu integrieren, weil zum Hervorrufen von Ladestromimpulsen natürlich erst mal Spannungsimpulse in erheblicher Höhe notwendig sind (ohne Spannung fließt ja kein Strom...). Hier wird m.E. billigend in Kauf genommen, daß diese Impulsspannungen auch direkt ins Fahrzeugnetz eingespeist werden, wo sie dann gleichzeitig sämtliche Steuergeräte für Motor, Airbag u.ä. erreichen. Eine mittelfristige Schädigung empfindlicher Elektronik wird man hier kaum ausschließen können. Und wer will schon seine empfindlichen Steuergeräte bepulsen?? Es gibt in diesem Zusammenhang ein Gutachten des TÜV-Rheinland, das dem Gerät zwar bescheinigt, keine unzulässigen Störimpulse einzuspeisen oder abzustrahlen. Aber zumindest ich persönlich kann nicht nachvollziehen, wie man einerseits wirksame Stromimpulse zur Desulfatierung in eine Batterie einspeisen will, ohne das daran noch angeschlossene Bordnetz dabei mit schädlichen Impulsen zu beaufschlagen. Also das ist ein Widerspruch, den ich dann doch lieber nicht weiter kommentieren möchte, weil er sich im Ergebnis entweder gegen den Hersteller (wegen Unwirksamkeit mangels Leistung) oder das Prüfinstitut (nunja...) wenden würde.

Aus diesem Grund gebe ich zur Verwendung meines Power-Pulsars auch den strikten Rat, diesen NUR bei abgeklemmten Bordnetz an die Batterie anzuschließen. Es wird aller Voraussicht zwar nicht unmittelbar zu Schäden kommen, aber immerhin können die entstehenden Impulsspannungen bei sulfatierter Batterie bis zu 54V betragen! Es scheint mir daher nicht ratsam, das Bordnetz an diesem Gerüttel teilhaben zu lassen...

Viele Grüße!

Thomas Rücker

Ewald

Akku-Meister

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08.04.2011, 23:50

Hallo Tom,
Einne plausible Erklärung wäre möglicherweiswe die Einbaurichtung an diesen Traktoren und demnach höhere Temperaturbelastung an der jeweiligen Außenzelle? In jedem Fall habe ich so einen Verdacht beim Audi 80 TDI meiner Frau, wo in den letzten 13 Jahren schon zwei mal ein Plattenschluß der Minuszelle, die Starterbatterie unbrauchbar machte. Immhin befindet sich bei diesem Fahrzeug die Minuszelle nur wenige Zentimeter neben dem Zylinderkopf.
Für die Solarbatterien in Spanien, finde ich überhaupt keine nachvollziehbare Erklärung?
Bezüglich Siebkondensatoren nach Schaltnetzteilen im Dauerbetrieb, vertrete ich unterschiedliche Meinungen. Immerhin verursacht eine Restwelligkeit von 50 Millivolt an niederohmigen Bleiakkus, auch schon ganz nennenswerte Pulsströme. Verringert man deren Kapazität erheblich, könnte das möglicherweise über Jahre, sogar die Lebenserwartung von Bleiakkus verringern? Im Gegensatz zu linearen Längsreglern mit weitgehend glatten Gleichströmen, fließen an Schaltnetzteilen immer Impulsströme wenn Akkus nachgeschaltet sind. Selbstverständlich wird brachial pulsierende Überspannung kurzfristig besser geeignet sein, um Sulfatschichten aufzureißen und möglicherweise zu lösen. Geht man aber davon aus daß die Chemie lange Zeit brauchte um dicke Sulfatkristalle zu bilden, kann es nicht verkehrt sein, über sehr lange Zeit leicht pulsierende Erhaltungsladespannung anzulegen. Für klassische Schönwetterfahrzeuge welche erfahrungsgemäß nur sehr selten bewegt werden, ist schonende Dauerladung empfehlenswert.
Die aufdringliche Werbung von NOVITEC ist unseriös, aber es gibt viele Leute welche schon alleine aus Unwissenheit, an die beworbenen Eigenschaften glauben.