Dies soll der Versuch sein, wesentliche Unterschiede zwischen "normalen“ Blei Säure Batterien zu denen auch die GEL Ausführungen gehören und der Reinblei- Technologie aufzuzeigen.
Fündig geworden bin ich in erster Linie bei FIAMM, (eine zudem preiswerte Firma) und bei HAWKER USA. Ein bisschen etwas ist von PANASONIC und VARTA. Bei vielen Anderen habe ich den Eindruck, dass sie sich absichtlich etwas vage ausdrücken um nicht vorhandene Eigenschaften zu suggerieren oder sich um Aussagen zu drücken.
Betrachtet seien vornehmlich
Typ 1 HAWKER ODYSSEY PC680 als Vertreter der Reinblei- AGM- Technik und die
Typ 2 FIAMM FGH21803 als Produkt in Blei- Säure- GEL- Ausführung (=“GEL-Batterie“).
Die folgende Erklärung soll in erster Linie der Anschaulichkeit dienen und ist daher weder physikalisch noch chemisch vollkommen korrekt.
Der Aufbau
"Flüssige" Blei-Säure-Akkus: Die Batterieelektrodenplatten bestehen bei „Blei- Akkus“ aus Blei- bzw. Bleioxyd. Als Elektrolyt wird verdünnte Schwefelsäure verwendet. Damit die Platten stabiler werden ist z.B. etwas Antimon beigemischt.
Die Elektrodenplatten eines Akkus sind porös und man kann man sie sich als 3-dimensionale Gitter aus zusammengeklebten Materialpartikeln vorstellen.
Die „Hohlräume“ einer dieser Platten sind mit Elektronen gefüllt und diese sollen, vereinfacht gesagt, durch den Ladevorgang zur anderen Elektrode befördert werden. Beim Entladen gelangen die Elektronen wieder zurück zu der ursprünglichen Elektrodenplatte. Nachdem die Elektronen, zumindest bei dieser Anwendung, nicht durch die Luft springen wird ein Elektrolyt eingesetzt. Somit brauchen die Elektronen nicht springen sondern können schwimmen. Dazu müssen sie sich aus ihrem Elektrodengitter schlängeln.
Dass sich die Platten dabei auch chemisch verändern und deshalb Schwefelsäure als Elektrolyten brauchen unterschlage ich bei der folgenden Schilderung. Ebenso werden Begriffe wie Anode, Kathode, technische und physikalische Stromrichtung vermieden.
Bei unsachgemässem Laden (LINK: „Akku laden“)) kann Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff aufgespaltet werden (Elektrolyse). Beides entweicht, da die Diffusionsrate zur jeweils anderen Elektrode viel zu klein ist (die Batterie "gast"); deshalb muss von Zeit zu Zeit destilliertes Wasser nachgefüllt werden.
"wartungsfreie" Blei-Säure-Akkus VRLA(Valve-regulated-Lead-Acid)
Bei diesen ist der Elektrolyt „festgelegt“, schwappt also nicht umher. Die evtl. entstehenden Gase können schlecht entweichen und "rekombinieren" wieder zu Wasser, zumindest zum grössten Teil. Über die Akku-Lebensdauer (meist ausgelegt auf ca. 3-5 Jahre) muss und kann kein Wasser nachgefüllt werden („wartungsfrei“). Um die Lebensdauer weiter zu erhöhen wird den Elektroden meistens Kalzium oder andere Stoffe in kleinen Mengen zugefügt. Daher sind etwas höhere Ladeströme möglich.
Nachteil: Die Elektronen sind etwas weniger beweglich.
Dazu zählen die Gel- und AGM Akkus
"Gel" Akkus funktionieren im Prinzip genau wie "Flüssige" Blei-Säure-Akkus, allerdings wird der Elektrolyt, meist durch Zusatz von Kieselgur, geliert (zu „Pudding“ eingedickt) - daher der Name. Nach wie vor besteht er aus Schwefelsäure. Vorteil ist, dass durch das teilweise Trocknen des Gels Mikrorisse entstehen die den Gasaustausch zwischen den Elektroden verbessern.
"AGM"- Akkus sind die Dritten im Bunde. Der prinzipielle Aufbau ist identisch, allerdings wird hier anstelle von Kieselgur ein Microflies aus Glasfasern verwendet (Absorbant Glass Matt, AGM) durch welches der Elektrolyt „aufgesaugt“ ist. Vor- und Nachteile sind im Wesentlichen identisch mit den GEL- Ausführungen, die mechanische Stabilität ist noch etwas besser und kein Auslaufen im Falle eines Unfalles. Diese Technik eignet sich auch für andere Elektrolyte als Schwefelsäure.
Reinblei Akkus: Das einzige mir bekannte Fabrikat benutzt ebenfalls die AGM Technik, hat jedoch einen anderen chemischen Aufbau. Als Elektroden dienen nicht Blei-Bleioxydplatten sondern eine patentierte Blei-Zinn-Mischung (pure lead tin electrodes). Durch den anderen Elektrodenwerkstoff wird die Gasrekombination verbessert und der Innenwiderstand des Akkus gesenkt (halbiert; höherer Kurzschlussstrom). Die Spannung steigt pro Zelle geringfügig und bei hoher Stromentnahme knickt sie nicht so schnell ein.
HAWKER hat das Patent auf dieses Elektrodenmaterial. Im Umkehrschluss heisst das für mich, dass wenn, dann entweder jemand eine Batterie nach diesem System in Lizenz baut oder es keinen zweiten Hersteller von den Dingern gibt.
ABER: HAWKER ist nicht gleich HAWKER
Z.B. HAWKER ’Evolution’ ist eine Gel- Ausführung für Stapler etc.
Die HAWKER "Genesis" wird gerne als günstige Variante zur HAWKER "Odyssey" vertrieben, hat aber ein wesentlich geringeres Anforderungsprofil (LINK: Akku: Unterschied zwischen HAWKER Genesis und HAWKER Odyssey)
Akku laden
Kurz zusammengefasst
Die „Wartungsfreien“ dürfen (müssen aber nicht) mit etwas höheren Strömen ge- und entladen werden. Ladespannung etc sind wie bei den "alten" Blei-Säure-Akkus. Besondere GEL-Ladegeräte sind Geldschneiderei.
Es gibt einen Link „ Akku laden“
Kenn- und Leistungsdaten
Wie z.B. Temperaturverhalten, Selbstentladung, Kapazitätsverlust.
Dazu gibt’s ebenfalls einen Link
Vergleichsdaten
Fabrikat/Typ | Blei- Säure- GEL- Batterie FIAMM FGH 21803 |
Reinblei Batterie HAWKER PC680 |
Nennspannung | 12 Volt | 12 Volt |
Nennkapazität 20 Std Methode | 18 Ah | >16 Ah |
Nennkapazität 10 Std Methode | < 18 Ah | 16 Ah |
Innenwiderstand (Ri) voll geladen | 7,5 Milliohm | < 4 Milliohm |
Ri bei 10,8V | 8 Milliohm | |
Ri bei entladener Batterie | 9 Milliohm | |
Maximaler Entladestrom 1 Min | 108 A | 280A |
Maximaler Entladestrom für 5 sek | 278 A | 680A |
Nennladespannung bei 20°C | 13,5-13,8 V | |
Thermischer Kompensationsfaktor | -18mV/°C | -24mV/°C |
Ladespannung zyklisch | 14.4 - 14.7 V | 14.4 - 14.7 V |
Maximaler Ladestrom | 4,5 A (weit mehr als 0,05CA) | Unbegrenzt (8CA) |
Ladespannung float | 13.5 - 13.8 V | 13.5 - 13.8 V |
Maximaler Ladestrom float | 4.5 A | Unbegrenzt (8CA) |
Arbeitstemperatur | -20 bis 50°C | -40 bis 80°C |
Abmessungen LxBxH;[mm] | 181 x 76 x 167 | 181 x 76 x 167 |
Original-Abmessungen: LxBxH; 186, 86,176; 6,5 Kg
FIAMM, Viale Europa, 63; 36075 Montecchio Maggiore - VICENZA – ITALY
HAWKER; EnerSys; P.O. Box 14145; Reading, PA 19612-4145; USA
Für Europa: Eurobat 2000 GmbH (04191) 958848 ; Carl-Benz-Str. 5 ; 24568 Kaltenkirchen
Links
Akku: Eigenschaften der Reinblei-Akkus
Akku: Kenn- und Leistungsdaten
Akku: Unterschied zwischen HAWKER Genesis und HAWKER Odyssey
Akku: laden
Akku: Vergleich von Normal-, Gel-, AGM- und Reinblei
Akku: Ladegerät mit/ohne Kennlinie
Akku: Testberichte