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PALSTEK 2/10
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Sulfatierung
Aufnahme von Schwefel aus dem
Elektrolyten zu Bleisulfat, bis die
Batterie entladen ist und die aktiven
Massen der beiden Platten bis auf
einen kleinen Rest zu Bleisulfat
geworden sind. Weil die Säure
Sulfationen an die Platten abgibt,
wird sie dünner – das spezifische
Gewicht des Elektrolyten in einer
entladenen Batterie beträgt maximal
1,12 Gramm je Kubikzentimeter.
Das Bleisulfat liegt zunächst ebenfalls
in einer Art Paste, dem amorphen
Zustand, vor. In dieser Form ist
es leitend, es nimmt an den elek-
trochemischen Prozessen Teil und
wird daher ebenfalls „aktive Masse“
genannt. Wir haben es also mit drei
aktiven Massen in den Platten zu
tun: Blei und Bleidioxid im gela-
denen und amorphes Bleisulfat im
entladenen Zustand.
Liegt Bleisulfat in amorpher Form
vor, nimmt es trotz seiner
Bei jeder Batterieentladung wird die aktive Masse in den Platten – Blei an der negativen, Bleidioxid an der positiven
Platte – in Bleisulfat umgewandelt. In den Zeichnungen ist das Blei grau, das Bleisulfat rot dargestellt, was zwar
nicht der Wirklichkeit entspricht, aber besser erkennbar ist. Bei der Ladung wird das Bleisulfat wieder in
Blei und Bleidioxid zurückgewandelt. Der Prozess läuft in beiden Richtungen von außen nach innen
ab: Zunächst sind die äußeren Schichten betroffen und der Kern wird erst gegen Ende des
Lade- oder Entladevorgangs umgewandelt. Werden Batterien nun längere Zeit in einem
teilgeladenen Zustand gelagert oder betrieben, wachsen in dem aktiven amorphen
Bleisulfat Kristalle, die nicht mehr an den Lade- und Entladevorgängen teilhaben. Je
größer diese Sulfatkristalle werden, desto schwieriger ist es, sie zurückzubilden.
Gitterplatte
Gitter
Aktive Masse
grau = Blei bzw. Bleioxid
rot = Bleisulfat
50% entladen Vollständig entladen 50% geladen
Das Eimerprinzip oder die Auswirkung der Sulfatierung
Entleert
Kapazität 0 Ah
50 % geladen
Kapazität 60 Ah
Voll geladen
Kapazität 120 Ah
Entleert
Kapazität 0 Ah
50 % geladen
Kapazität 30 Ah
Voll geladen
Kapazität 60 Ah
Ohne Sulfatierung
Mit Sulfatierung
Die Auswirkung einer Sulfatierung lässt sich einleuchtend mit dem
Eimermodell nach Dipl.-Ing. Klaus Ernst Krüger darstellen. Als Beispiel
dient eine 120-Amperestunden-Batterie, die hier als Eimer dargestellt
ist. Im nicht sulfatierten Zustand fasst diese Batterie eine Energiemenge
von 120 Amperestunden, ist sie zur Hälfte entladen, stehen noch 60
Amperestunden zur Verfügung (oben).
Ist die Batterie so weit sulfatiert, dass nur noch 50 Prozent der aktiven
Masse an den Lade- und Entladevorgängen teilnehmen (unten), beträgt
die Kapazität 60 Amperestunden – der Eimer fasst nur noch die Hälfte.
Zur Hälfte entladen bleiben davon 30 Amperestunden. Selbst wenn man
diese Batterie nun tagelang an ein konventionelles Ladegerät anschließt,
wird sie nicht mehr als 30 Amperestunden aufnehmen. Dann ist die
Ladeschlussspannung erreicht, die Batterie verhält sich genauso wie
eine voll geladene 60-Amperestunden-Batterie. Kennliniengesteuerte
Ladegeräte schalten auf Ladungserhaltung (IU
0
U-Kennlinie) oder ab
(IU-Kennlinie) – die Batterie nimmt keine weitere Ladung mehr auf.
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