Was man über Blei-Gel-Akkus wissen sollte

Moin liebe Gemeinde!

Bin zur Zeit dabei ein brauchbares Transportbehältnis für den Gebrauch von wartungsfreien Batterien auf offenen Booten zu erfinden. Hab mich in dem Zuge auch intensiv mit der Technik solcher Batterien, oder besser Akkumulatoren, beschäftigt und dabei ein paar ganz interessante Dinge ausgegraben. Da ja viele von Euch solche Akkus zum Betrieb eines Echolots oder für die Elektro-Multi einsetzen, sind meine Erkenntnisse sicher auch für andere interessant.

Allgemein bekannt dürfte sein, dass die beliebten wartungsfreien Akkus auf der gleichen Technologie wie unsere guten alten Blei Batterien aus dem Auto beruhen. Im Gegensatz zu diesen sind die Wartungsfreien aber abgedichtet um ein Auslaufen der Säure zu verhindern, mit dem Nebeneffekt, dass eine Betrieb in fast jeder Lage möglich ist. Im Englischen werden sie VRLA-Batterien genannt, Valve Regulatet Lead Acid oder sinngemäß übersetzt: Bleibatterie mit Überdruckventil.Tatsächlichhabenalle Wartungsfreien ein oder je Zelle ein Überdruckventil, weshalb sie auch nicht auf dem Kopf stehend betrieben werden sollen. Damit das ganze funktioniert, muss also die Säure irgendwie gebunden werden. Dies geschieht z.B. durch Zugabe von Kieselsäure die die Batteriesäure, übrigens verdünnte Schwefelsäure, zu einem Gel erstarren lässt. Daher rührt auch der landläufig bekannte Oberbegriff “Gel Batterie”. Die Gel-Batterie ist aber nur eine Bauform des wartungsfreien Akkus. Eine weitere ist die sogenannte AGM Batterie. Wieder englisch für: Absorbent Glas Mat. Hier wird die Säure von einem Glasfaser Vlies aufgesogen, welches zwischen den Bleiplatten eingebracht ist.

Ich will hier nicht auf die Prozesse eingehen die sich in einer Batterie abspielen, aber man kann sich vorstellen das zwischen einem Gel und einer Flüssigkeit in einem Glasfaservlies schon ein Unterschied besteht. Und dem ist auch tatsächlich so. Die Gel-Batterie liefert nicht so hohe Ströme wie die Vlies-Batterie. Tatsächlich sind die kleinen 7 Ah Batterien in der Lage kurzzeitig Ströme bis über 45 Ampere zu liefern. Für den Betrieb eines Echolots ist das unerheblich, da hier immer der gleiche Strom fließt. Für den Betrieb einer E-Multi kann es aber nützlich sein Stromreserven abrufen zu können, da hier je nach Belastung unterschiedliche Ströme fließen, die auch schon mal erheblich höher sein können als beim Betrieb eines Echolots.
Fortsetzung folgt...

Fortsetzung:

Was bedeutet nun der Aufdruck 7Ah auf einer Batterie? Nun, er gibt die Kapazität oder die Menge des zur Verfügung stehenden Stroms bezogen auf eine Stunde an. Ein Beispiel: Ein Echolot hat eine Stromaufnahme von 350mA (Milliampere) entsprechend 0,35A, so kann dieser Strom 20 Stunden abgerufen werden. (0,35 x 20 = 7) Bei einer Stromaufnahme von 1A steht der Strom 7 Stunden zur Verfügung, bei 7A Stromaufnahme für 1 Stunde und so weiter.
Allerdings ist diese Angabe auf der Batterie so etwas wie die Durchschnittsverbrauchsangabe beim Auto. Man erreicht ihn selten, meist ist er sowieso höher. Bezogen auf die Batterie, meist erreicht man die Kapazität nicht. Dies ist von vielen Faktoren abhänging wie z.B. vom Ladezustand. Ist der Akku wirklich voll aufgeladen? Oder vom Alter der Batterie, je älter eine Batterie wird desto weniger Ladung kann sie aufnehmen. Selbst neue, noch nie benutzte Batterien sind nicht voll. Sie verlieren durch Selbstentladung ca. 3% ihrer Kapazität pro Monat. Das ist nach einem Jahr schon über ein Drittel. Auch spielt die Temperatur eine Rolle. Die Kapazität wird meistens bei 20° bis 25° angegeben. Bei niedrigen Graden verliert die Batterie an Kapazität, wobei sie bei höheren Temperaturen durchaus auch eine höhere Kapazität erreichen kann. Allerdings altert sie dadurch auch schneller und erreicht nicht mehr ihre maximale Lebensdauer.

Die Lebensdauer ist auch so ein Thema. Sie wird im allgemeinen mit 3-5 Jahren angegeben. Auch dieser Wert gilt nur bei optimalen Bedingungen, wie z.B. immer gleichmäßiger Umgebungstemperatur und Belastung. Für uns Angler ist ein anderer Wert maßgeblich, nämlich die Anzahl der Ladezyklen. Wie ihr sicher schon vermutet, ist auch das ein relativer Wert, denn er ist von der Entladetiefe abhängig. Wird der Akku jedesmal bis zur Entladeschlußspannung entladen, sind unter günstigen Bedingungen 200 Ladezyklen möglich. Wird er aber jedesmal nur bis zur Hälfte der Entladeschlußspannung entladen, erhöht sich die Anzahl der möglichen Ladezyklen auf 400. Für den Praxisbetrieb beim Angeln lässt sich auch hierzu keine gesicherte Angabe machen, da ja ständig wechselnde Nutzungsdauer, und damit auch eine ständig andere Entladetiefe, die Regel ist.

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Fortsetzung:

Ich muss aber noch ein mal den Begriff “Entladeschlußspannung” näher erläutern. Sie ist mit Sicherheit ein Grund für das plötzliche Ableben eines Akkus, denn sie darf nicht unterschritten werden. Andernfalls wird der Akku tiefentladen und das schädigt in ganz gewaltig. Selbst ein fabrikneuer ist nach einmal tiefentladen hin. Die gängigen Echolote funktionieren in der Regel mit Spannungen zwischen 10 bis 15 Volt ganz normal. Bei einem hochwertigen Markenakku liegt die Entladeschlußspannung bei 1,6 bis 1,75Volt je Zelle, entsprechend 9,6 bis 10,5 Volt bei sechs Zellen. Fällt die Spannung darunter ist der Akku dauerhaft geschädigt. Wer seinen Akku liebt wird also immer die Spannung im Auge behalten und dafür Sorge tragen ihn nicht in die Nähe dieses Wertes kommen zu lassen, denn auch das ist nur ein Mittelwert der sich durch schwankende Temperaturen ändert. Bei den höherwertigen Echoloten gibt es meistens eine Voltanzeige oder sogar eine Warnfunktion die auf einen eingestellten Wert reagiert. Eine nützliche Funktion die die Lebensdauer eines Akkus deutlich erhöhen kann. Grundsätzliche Regel: Den Akku nach jeder Benutzung sofort aufladen, insbesondere nach dem Urlaubstörn wenn er anschließend länger nicht benutzt wird. Danach möglichst kühl und trocken einlagern.

Soviel dazu und wie man einen wartungsfreien Akku richtig aufläd, erzähle ich Euch ein Andermal, denn auch durch falsches laden kann man seinen Stromspeicher schnell ins Jenseits befördern.

Hoffe geholfen zu haben und verbleibe bis zum nächsten Mal,

Euer Skrubbe

Zitat von Tiger51

Danke für den Bericht, bin schon gspannt auf den nächsten Teil.
Eine Frage
Wenn ich für die Elektrorolle 2 Batterien habe, sollte ich dann zur 2Halbzeit" die Batterien wechseln um beide möglichst wenig zu entladen?
Gruß Rainer

Hallo Tiger51

Grundsätzlich ja. Je weniger ein Akku entladen wird desto länger hält er. Das hat mit den chemischen Reaktionen im Akku zu tun. Der Strom wird ja nicht wie ein kleines Gewitter zwischen den Bleiplatten gespeichert, sondern er entsteht durch einen chemischen Prozess. Dieser Prozess bewirkt ein Wandern von Elektronen von einem Pol zum anderen. Dabei bildet sich auf einem Pol eine Oxidschicht die beim Laden wieder aufgelöst wird. Aber nicht vollständig. Es bleiben immer minimale Reste zurück die um so dicker werden je tiefer der Akku entladen wird. Darum ist auch das Tiefentladen so schädlich, weil dann die Oxidschicht durch den Ladestrom nicht mehr abgebaut werden kann. Die verbleibenden Reste führen zur "Alterung" des Akkus, d.h. irgendwann ist die Oxidschicht so stark angewachsen, dass keine Reaktion mehr erfolgen kann und der Akku tot ist.
Ein anderes Argument für zwei Akkus ist der Zeitbedarf fürs Aufladen. Je weniger entladen desto schneller wieder voll. Vorausgesetzt man hat zwei geeignete Ladegeräte.

Zitat von Hoddel

Danke für die umfassende Abhandlung Skrubbe

Wichtig ist auch zu wissen, dass die Leistung eines Bleiakkus mit Abnahme der Umgebungstemperatur stark nach lässt. Bei Temperaturen unter 0° sieht es nicht mehr so doll aus. Ich habe leider die Tabelle dafür nicht mehr. Vielleicht hat Skrubbe die zur Verfügung.

Noch sehr wichtig ist auch bei Geelakkus, dass sie nicht in einem geschlossenen Kasten aufgeladen werden, denn wenn die Gase durch das Überdruckventil entweichen, sammelt sich ein hochexplosives Gasgemisch im Kasten an.

Hoddel

Jepp, absolut Richtig. Insbesondere wenn mit falschen Ladegeräten geladen wird, kann der Akku die entstehenden Gase, Wasserstoff und Sauerstoff, nicht mehr rekombinieren und in den Säurekreislauf zurückführen. Es entweicht Knallgas und wie der Name schon sagt, ein Funke und es knallt.
Übrigens wird bei einer herkömmlichen Autobatterie bewusst so geladen das Gase entstehen. Dies reduziert die Alterung der Batterie. Allerdings muss dann und wann Wasser nachgefüllt werden. Da dies bei einer verschlossenen Batterie nicht geht muss unter allen Umständen das Gasen verhindert werden wenn man länger Freude an dem Teil haben will.

Zum Thema Temperatur und Akku Kapazität: Tatsächlich nimmt mit fallender Temperatur die Kapazität des Akkus ab. Bei 10° Celsius beträgt der Verlust schon ca. 8%. Bei 0° C liegt der Kapazitätsverlust bereits bei 15% und bei -10°C bei über 25%. Diese Werte sind aber abhängig vom entnommenen Strom. Bei 1,2A Belastung liegt die Kapazität bei 10°C Umgebungstemperatur bereits 15% unter dem Nennwert. Ist der Akku schon etwas älter oder nicht restlos aufgeladen, muss man sich nicht wundern wenn bereits nach ein paar Stunden Sense ist.