11111111111111111111111 1111111 1·2013 - Index of

Wiederbelebung von
Blei- und Bleigel-Akkumulatoren
WOLFGANG GELLERICH- DJ3TZ
Nach einigen Jahren ohne Benutzung sind Bleiakkumulatoren aufgrund
von Standschäden oder schlechter Pflege meistens in einem Zustand,
der keine sofortige Nutzung zulässt. Der Beitrag zeigt die Ursachen der
Schäden und Wege zu ihrer Vermeidung. Geschädigte Akkumulatoren
lassen sich oft im Zuge einer Regeneration wiederbeleben.
Viele Funkamateure haben bestimmt irgendwo
im Keller eine Autobatterie oder
einen Bleigel-Akkumulator stehen, der
lange nicht verwendet wurde. Soll er z.B.
beim Portabelbetrieb zum Einsatz kommen,
stellt sich dann oft heraus, dass der
Akkumulator keine Lebenszeichen mehr
zeigt. In der Regel liegt die Klemmenspannung
eines 12-V-Akkumulators dann
unterhalb der Entladeschlussspannung von
10,5 V und bei einem versuchsweisen Laden
nimmt der Akkumulator keinen nennenswerten
Ladestrom an.
Gitter
Recht häufig bei so schlecht gepflegten
Akkumulatoren ist ein Schaden durch die
sogenannte Sulfatierung entstanden. Dieser
Zustand kann sowohl bei Bleigel-Akkumulatoren
als auch herkömmliche Bleiakkumulatoren
mit flüssigem Elektrolyt
auftreten. Die gute Nachricht: Vermutlich
ist eine Regeneration des Akkumulators
möglich.
Ähnliche Symptome können jedoch auch
beim Bleigel-Akkumulatoren nach einer
Tiefentladung auftreten. Auch bei diesem
Schaden fließt beim Versuch einer normalen
Ladung zunächst kein nennenswerter
Ladestrom und auch in diesem Fall ist ein
Regenerationsversuch erfolgversprechend.
Ein drittes Problem ist der bei Bleigel-Akkumulatoren
nach mehrfacher unvollständiger
Ladung auftretende Kapazitätsverlust.
Doch auch dieser Schaden lässt sich
in vielen Fällen beseitigen.
Im Folgenden werfen wir zunächst einen
Blick in den Akkumulator, um die cherni-
sehen Hintergründe der Probleme zu verstehen.
Danach stelle ich Verfahren zur Regeneration
des betroffenen Akkumulators
vor. Außerdem folgen Empfehlungen für
die Vermeidung der jeweiligen Schäden.
Dieser Beitrag behandelt sowohl herkömmliche
"nasse" Bleiakkumulatoren
mit flüssigem Elektrolyt als auch Bleigel­
Akkumulatoren. Letztere sind wartungsfrei
und in einem gasdichten Gehäuse
untergebracht. Neben den Bleigel-Akkumulatoren
im eigentlichen Sinne des Wortes,
deren Elektrolyt durch Zusatzstoffe
Bild 1:
Montagezeichnung
eines Vlies-lAGM­
Akkumulators von
Varta; das Vlies aus
Mikroglasfasern legt
die Schwefelsäure im
Blei-Akkumulator
fest.
Quelle [1]
tatsächlich eingedickt ist, gibt es auch ähnliche
Konstruktionen, deren Elektrolyt in
feinsten Glasfasermatten aufgesogen ist.
Akkumulatoren dieser Bauart werden als
Vließ- oder AGM-Akkumulatoren (engl.:
absorptive glas mat) bezeichnet.
Die Eigenschaften der Bleigel- undAGM­
Akkumulatoren sind so ähnlich, dass ich
sie im Folgenden gemeinsam unter der Bezeichnung
als Bleigel-Akkumulator behandle.
Die nassen Bleiakkumulatoren haben
dagegen deutlich andere Eigenschaften,
worauf ich im Einzelfall auch eingehe.
Weiterführende Informationen über Bleiund
andere Arten von Akkumulatoren enthält
[2].
• Sulfatierung
Ein Akkumulator, der nach jahrelanger
Nichtbenutzung beim Versuch einer Ladung
keine Reaktion zeigt, ist vermutlich
durch den Vorgang der sogenannten Sulfatierung
geschädigt. Um zu verstehen, wie
Stromversorgungstechnik
sich dieser Schaden beheben und in Zukunft
verhindern lässt, lohnt sich ein Blick
in das Innere eines Bleiakkumulators [3].
Sowohl die positive als auch die negative
Elektrode enthalten als chemisch aktives
Material Bleiverbindungen. Im entladenen
Zustand liegt das aktive Material an beiden
Elektroden als Bleisulfat vor.
Das während der Entladung abgeschiedene
Bleisulfat besteht aus sehr feinen Teilchen,
die dem Elektrolyt eine große Oberfläche
bieten. Das ist günstig, weil sich
Bleisulfat während einer späteren Ladung
wieder in andere Substanzen umwandelt.
Die während der Ladung ablaufenden Reaktionen
erfolgen an der Phasengrenze
· zwischen dem festen Bleisulfat und dem
flüssigen Elektrolyt. Je größer die Oberfläche
des Bleisulfates ist, desto mehr
kann davon pro Sekunde in den geladenen
Zustand umgewandelt werden und desto
höher darf der Ladestrom sein, den der
Akkumulator aufnehmen kann.
Nach jahrelanger Lagerung ist der Akkumulator
vermutlich komplett entladen. Sofern
zu Beginn der Lagerung noch Ladung
vorhanden war, ist diese durch die langsam
aber unvermeidlich ablaufende Selbstent­
Iadung verloren gegangen. Beide Elektroden
enthalten also Bleisulfat.
Das eigentliche Problem entsteht aber erst
dadurch, dass Bleisulfat im Elektrolyt
schwach löslich ist. Dies ermöglicht die
sogenannte Ostwald-Reifung, die ihren
Namen dem deutschen Chemiker und Nobelpreisträger
Wilhelm Ostwald verdankt.
In dem geschilderten Akkumulator liegt
ein dynamisches Gleichgewicht zwischen
dem festen Bleisulfat an den Platten und
dem im Elektrolyt gelösten Bleisulfat vor.
Es wird ständig ein Teil des gelösten Bleisulfats
abgeschieden und zeitgleich löst
sich dieselbe Menge des festen Bleisulfats.
Das Auflösen geschieht an der Oberfläche.
Feine Kristalle haben eine besonders große
Oberfläche und lösen sich daher bevorzugt
auf. Das Abscheiden von Bleisulfat
erfolgt langsam, was die Ausbildung großer
zusammenhängender Kristallverbände
begünstigt. Die feinen Kristalle "reifen"
also im Laufe der Zeit zu größeren Kristallen.
Das schafft zwei Probleme. Erstens verringert
sich die Oberfläche, an der der
Elektrolyt beim Laden angreifen kann.
Zweitens ist Bleisulfat ein schlechter elektrischer
Leiter und kann Teile der Elektroden
elektrisch isolieren. Dieser Vorgang
läuft in Bleigel-Akkumulatoren ebenso ab,
wie in AGM-Akkumulatoren und in Ak­
kumulatoren mit flüssigem Elektrolyt .
Welche Ausmaße die Sulfatierung annehmen
kann, belegt ein historisches Zitat [3]
über den Wissenschaftler Bernard Drake,
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