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Chemie und Aufbau von Bleiakkus


Die Abhandlung über die Chemie will ich kurz halten, weil ihre Bedeutung für den Anwender die Praxis eher gering ist. Es sollte natürlich bekannt sein, daß es sich um ein Blei/Schwefelsäure-System handelt. Die positive Elektrode besteht aus Bleidioxid, die negative aus reinem Blei. Bei der Entladungwerden beide aktiven Materialien gleichermaßen in Bleisulfat umgesetzt. Bei der Ladung wird Bleisulfat an der positiven Elektrode wieder in Bleidioxid und an der negativen Elektrode wieder in Blei verwandelt. Soweit die Theorie.

Physikalisch sieht das so aus (besonders interessant auch der Massenumsatz in Gramm pro Ah):

Pb + PbO2 + 2H2SO4 <==>
2PbSO4 + 2H2O
3,86g+4,46g+3,65g
<Gramm/Ah> 11,3g+0,67g

 

Alles klar? Super! Die Kenntnis der Chemie ist für ein paar später noch erwähnte Sachverhalte wichtig, weshalb ich sie eben kurz aufzeigen wollte.


Innerer Aufbau von Bleiakkus

In Ausführungen von Bleiakkus hatte ich die unterschiedlichen Aufbauten schon erwähnt. Im Detail sieht das so aus, daß beispielsweise hochstromfähige Zellen zwingend Elektroden mit möglichst großer Oberfläche benötigen. Je größer die reaktive Oberfläche der Elektroden, desto geringer der Innenwiderstand der Zellen, was Voraussetzung für einen maximalen Entladestrom ist.

negative Gitterplatte rohDeshalb sind Starterbatterien mit sogenannten Gitterplatten bestückt. Hier rechts im Bild die rohe Gitterplatte Starterbatterie. Oben rechts der Stromableiter und über die gesamte Fläche einzelne kleine Fächer, in welche die aktive Masse, bestehend aus feinem mit 30%iger Schwefelsäure gemischtem Bleistaub, eingestrichen (pastiert) wird.

Die pastierte Platte mit aktivem Material ist darunter abgebildet. Es handelt sich übrigens um eine negative Platte, die aus dem Bleigitter und der eingestrichenen aktiven Paste aus Bleistaub und Schwefeklsäure besteht, zu erkennen an der grauen Farbe. Positive Platten bestehen aus Bleidioxid und sind an der rotbraunen Farbe zu erkennen.

Man erkennt hier übrigens, wie es gerade bei Hochstromakkus eher nicht sein sollte: Die gezeigten Gitterplatten sind vollkommen symmetrisch aufgebaut. Qualitativ hochwertige Gitterplatten berücksichtigen, daß zum Stromableiter hin die Stromdichte ansteigt. Entsprechend sind hochwertige Gitterplatten auch nicht symmetrisch aufgebaut, sondern besitzen zum Stromableiter hin mehrere oder dickere Gitterstäbe. Diese verlaufen bei hochwertigen Konstruktionen auch nicht in symmetrischen Formationen, sondern eher asymmetrisch strahlenförmig vom Stromableiter weg. Dadurch verringert sich der Innenwiderstand merklich und gleichzeitig erhöht sich die Lebensdauer durch geringere Anfälligkeit für korrosionsbedingte Unterbrechungen.


Aufbau einer Starterbatterie

Bleiakkuzellen bestehen aus Verbänden von positiven und negativen Gitterplatten mit dazwischenliegender Separatoren aus isolierendem und gleichzeitig mikroporösem Material, welches Ionenfluß und Diffusion des umgebenen Elektrolyten in Form von 30%iger Schwefelsäure ermöglicht. Meist werden in Akkus, wie hier im Bild, mehrere Zellen zusammengefasst.

Ganz änlich beschaffen sind Gel- bzw. AGM-Akkus, sie unterscheiden sich nur in wenigen Details. So ist der Elektrolyt bei Gel-Akkus - wie der Name schon sagt - gelartig eingedickt, so daß er nicht wegfließen kann. AGM-Akku verwenden als Separatoren Mikro-Glasvlies, dasden flüssigen Elektrolyten aufsaugt wie ein Tuch und es so wiederum am wegfließen hindert.


Weiter geht's mit der Alterung von Bleiakkus und ihren Ursachen: Alterung