Bleiakkumulator – Aufbau & Funktionsweise
- HKM Akkutechnik
- 15/09/2022
Die bekanntesten Bleiakkumulatoren sind die Starterbatterien in den Fahrzeugen. Die Geschichte der Bleiakkumulatoren, die auch kurz als Bleiakkus bezeichnet werden, ist lang und wohl noch nicht zu Ende. Neue Technologien wie die Lithium-Akkus sind zwar auf dem Vormarsch, doch die Bleiakkus kommen weiterhin zum Einsatz. In unserem Ratgeber erläutern wir Ihnen, was genau ein Bleiakkumulator ist, wie diese Energiespeicher aufgebaut sind und gehen auf die Vor- und Nachteile näher ein.
So sind Bleiakkumulatoren aufgebaut
Wie schon erwähnt, gehören die Bleiakkumulatoren zu der Standardausstattung eines Autos mit Verbrennungsmotor. Die geläufigere Bezeichnung ist Autobatterie, Starterbatterie oder auch nur Batterie. Die Bezeichnung „Bleiakkumulator“ kommt daher, dass die beiden Elektroden der Batterie aus Blei beziehungsweise einer Bleilegierung bestehen und der Akkumulator wiederaufladbar ist. Schwefelsäure dient als Elektrolyt. Ist die Batterie geladen, besteht die positive Platine aus Bleidioxid und die negative Platine aus Blei. Entlädt sich der Bleiakkumulator, bildet sich an beiden Platten feinverteiltes Bleisulfat, das beim Laden wieder in Blei beziehungsweise Bleidioxid zurückverwandelt wird.
Der Bleiakkumulator besteht aus einem säurefesten Gehäuse und den beiden schon genannten Bleiplatten. Zudem ist der Akkumulator mit 38-prozentiger Schwefelsäure als Elektrolyt befüllt. Die Elektrodenplatten sind dicht ineinander verschachtelt, wobei sich dazwischen die Separatoren – beispielsweise aus gewelltem, perforiertem Polyvinylchlorid (PVC) – befinden, die eine gegenseitige Berührung, also einen Kurzschluss, verhindern.
Mittlerweile sind die Bleiakkus in verschiedenen Bauarten erhältlich: als Reinblei-Akkus, Blei-Gel-Akkus und Blei-Vlies-Akkus. Die Unterschiede der einzelnen Bauarten ergeben sich aus dem verwendeten Material, welches als Elektrolyt dient.
Die Reinblei-Akkus
Diese Bleiakkumulatoren sind für die anspruchsvollen Anwendungen im Bereich der Industrie ausgelegt. Die Bauform ist geschlossen und die Elektroden bestehen aus hochreinem Blei, welches im Vergleich zu den herkömmlichen Bleiakkus wesentlich dünner ist. Bei manchen Reinblei-Akkus bestehen die Platten aus einer Verbindung von Zinn und Blei, was den Innendruck in der Batterie senkt. Dadurch wird bei den Akkus eine höhere Leistungsdichte erreicht.
Die Blei-Gel-Akkus
Als Elektrolyt nutzen die Blei-Gel-Akkus flüssige Schwefelsäure, die mit Kieselsäure gebunden wird. Die Bauform ist ebenfalls geschlossen und mithilfe eines Ventils wird das Austreten des Elektrolyts vermieden. Dadurch ist die Batterie leichter transportierbar und kann auch in Seitenlage aufgestellt werden.
Durch die geschlossene Bauform kann aus den Blei-Gel-Akkus kein Gas austreten, sodass diese Akkumulatoren auch in geschlossenen Räumen genutzt werden können. Auch dort, wo hohe Umweltschutzauflagen gelten, können die Akkus verwendet werden.
Die Blei-Vlies-Akkus
Bei den Blei-Vlies-Akkus dient Säure, die in einem Micro-Glas-Vlies eingebunden ist, als Elektrolyt. Die alternative Bezeichnung für die Blei-Vlies-Akkumulatoren ist Absorbent Glass Mat (AGM), weshalb die Batterien als AGM-Batterien bezeichnet werden. Die Akkumulatoren sind durch das Glasfaservlies auslaufsicher und wartungsfrei und können auch in Seitenlage verwendet werden.
Die Blei-Vlies-Akkumulatoren gehören zu den ventilgeregelten Blei-Säure-Batterien, das heißt, es ist möglich, die Menge an Sauerstoff und Wasserstoff, die während des Ladevorgangs entweichen kann, zu regulieren. Aus diesem Grund finden die Akkus häufig dort Verwendung, so über einen längeren Zeitraum Energie gespeichert werden muss, beispielsweise bei der Notstromversorgung.
Bleiakkumulator & die Funktionsweise
Während der Leistungsabgabe wandeln sich die Materialien der beiden Pole um, sodass sie im entladenen Zustand beidseitig aus Bleisulfat bestehen. Die in der Starterbatterie enthaltene Schwefelsäure liefert die dafür notwendigen Sulfat-Ionen. Die Schwefelsäure wird beim Entladen verbraucht und es entsteht Wasser. Deshalb lässt sich über die Konzentration der Schwefelsäure im Elektrolyt der Ladezustand des Bleiakkumulators bestimmen. Während des Ladevorgangs laufen die Prozesse dann in umgekehrter Richtung ab, und zwar bis der Ausgangszustand wieder erreicht ist.
Die Vor- & Nachteile eines Bleiakkumulators
Die Bleiakkumulatoren sind für ihre lange Lebensdauer bekannt. Ein als Speicherbatterie genutzter Bleiakkumulator kann je nach seiner Qualität und Nutzung zwischen 5 und 15 Jahre halten. Der Anschaffungspreis ist in der Regel recht günstig. Die Bleiakkus sind zudem sehr robust und widerstandsfähig, zuverlässig und der Wartungsaufwand ist ebenfalls gering. Deshalb sind die Bleiakkumulatoren im Sachen Preis/Leistung sehr gut.
Die hohe Lebensdichte spricht ebenfalls für die Bleiakkus. Das heißt, sie schaffen es, hohe Stromstärken abzugeben, sodass die Bleiakkumulatoren vor allem als Starterbatterien in Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren oder für den Einsatz im industriellen Bereich geeignet sind.
Als Nachteile sind die geringe Energiedichte sowie die Empfindlichkeit gegenüber einer Tiefenentladung zu nennen. Letztere kann einen Bleiakku unbrauchbar machen, weshalb der Akku mindestens zu 20 Prozent geladen sein sollte. Mittlerweile bietet der Markt Bleiakkumulatoren mit einem Tiefenentladungsschutz. Beim Laden des Akkus entstehen kleinere Gasmenge, sodass der Bleiakkumulator stets in Räumen mit einer guten Belüftung gelagert werden sollte. Dadurch können Sie mögliche Explosionen vermeiden.
Die geringe Energiedichte ist ebenfalls ein Nachteil der Bleiakkus. Für ihr Volumen sind die Akkus relativ schwer, weshalb sie sich für den Einbau in Elektrofahrzeuge, die stets viel Energie speichern müssen, nicht eignen. Allerdings kann das hohe Eigengewicht auch als Vorteil gewertet werden, beispielsweise als Gegengewicht bei Maschinen und Geräten, die hohe Lasten transportieren.