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4.3 Material
M 4.1 Blei/Bleidioxid-System (Andere Bezeichnungen: Blei-Säure-Akku, Bleiakkumulator,
Lead-acid battery system)
Anwendung
Der Bleiakkumulator ist das am häufigsten angewandte Sekundärsystem. Die größten Stückzahlen
gehen in die Autoindustrie als Starterbatterie. Andere Anwendungen sind Traktionsbatterien in
Gabelstaplern, elektrisch angetriebenen Fahrzeugen und U-Booten. Notstromversorgungen für
große Anlagen werden allgemein mit Bleiakkumulatoren ausgerüstet. Batterien werden mit Kapazitäten
von 1 Ah bis zu 12.000 Ah gebaut.
Vereinfachte elektrochemische Reaktionsgleichungen
(Die Gleichungen beziehen sich auf den Ladevorgang, der Entladevorgang entspricht der Rückreaktion)
Negative Elektrode PbSO 4 + 2 H + + 2 e - Pb + H 2 SO 4
Positive Elektrode PbSO 4 + 2 H 2 O PbO 2 + 4 H + + SO 2- 4 + 2 e -
Summe 2 PbSO 4 + 2 H 2 O Pb + PbO 2 + 2 H 2 SO 4
Der Elektrolyt ist wässrige Schwefelsäure. Da die Schwefelsäure an den elektrochemischen Reaktionen
beteiligt ist, muss sie strenggenommen zu den aktiven Massen gerechnet werden. Die Säurekonzentration
kann daher als Maß für den Ladezustand des Bleiakkus verwendet werden. Da die
Säurekonzentration mit der Entladung abnimmt besteht bei einem teilentladenen Akku und tiefer
Umgebungstemperatur früher die Gefahr des Einfrierens der Elektrolytlösung. Mit eingefrorener
Elektrolytlösung kann die Batterie durch den höheren Innenwiderstand keinen hohen Laststrom
liefern.
Gegen Ladeschluss (nahezu alles PbSO 4 ist in PbO 2 umgewandelt), überschreitet die Zelle die Gasungsspannung
von 2,39 V und es beginnt eine Überladereaktion bei der aus dem in der Elektrolytlösung
enthaltenen Wasser Wasserstoff- und Sauerstoff-Gas erzeugt wird.
Achtung! Hochexplosive Gasmischung mit sehr niedriger Zündenergie und –temperatur.
Bei einigen Bauarten wird das gebildete Knallgas über eine Katalysatorpatrone zu Wasser rekombiniert
= kein Wasserverlust, wartungsarm.
Technische Daten
• Elektrolytlösung (RT):
o Konzentration Schwefelsäure: 36,9 Gew.% = 1,28 g/cm³ voll geladener Akku,
o 7,7 Gew.% = 1,05 g/cm³ entladener Akku
o für Schwefelsäure mit 1,28 g/cm³ RT gilt:
o Leitfähigkeit: 0,7 S/cm
o Gefrierpunkt: -60 °C
o Viskosität: 2,5 Centipoise
• Leerlaufspannung : 2,08 V, Nennspannung: 2 V
• Entladeschlussspannung: 1,4 bis 1,7 V je nach Belastung
• Nennentladestrom: C/20 = 1/20 der Nennkapazität [Ah] in [A]. Bei höheren Strömen verringert
sich die entnehmbare Kapazität.
• Lagertemperatur: -25 bis 60 °C
• Betriebstemperatur: -10 bis 60 °C
Achtung! Entladene Akkus frieren durch die geringere Schwefelsäurekonzentration rasch ein.