Der Begriff Batterie umfasst im allgemein üblichen Sprachgebrauch "Nicht wieder aufladbare Zellen".
Wieder aufladbare Zellen werden daher immer schon als Akkus bezeichnet .
Diese Begriffe sind aber eigentlich nicht korrekt.
Der Begriff "Batterie" beinhaltet nämlich immer eine Anzahl von einzelnen Zellen.
So besteht zum Beispiel eine 9 Volt Block Batterie aus mehreren kleinen einzel Zellen wobei der Ausdruck Batterie dann seine Richtigkeit hat.
Eine Zelle vom Typ "AA" auch als Mignon bezeichnet besteht allerdings nur aus einer einzelnen Zelle, damit wäre dieser Typ als Akku und nicht
als Batterie zu bezeichnen.
Statt des genaueren Begriffs Akkumulator soll es aber hier bei der gängigeren Bezeichnung Batterie bleiben.
Kenngrößen jeder Batterie sind die Nennspannung (in Volt) und die Nennkapazität (in Amperestunden, nicht in Ampere !).
Für Starterbatterien ( KFZ) ist zudem der Kaltstartstrom interessant, der wiederum vom internen Widerstand abhängig ist.
Die notwendige Schwefelsäure als Elektrolyt kann dabei entweder in flüssiger Form in den Zellen enthalten sein,
oder sie kann durch Filzeinlagen festgehalten manchmal auch durch Zusätze in Gel form verdickt sein.
Im letzten Fall spricht man von einer Blei-Gel Batterie, wie sie in Buells und diversen anderen modernen Motorrädern eingebaut ist.
Sie ist auslaufsicher und lageunabhängig betreibbar, also auch liegend oder überkopf montiert.
Die Ladung von Bleibatterien allgemein erfolgt idealerweise mit Konstantspannung, die Höhe der Spannung soll pro Zelle 2,35 Volt betragen.
Diese Spannung ist leicht temperaturabhängig, der Einfluss ist jedoch für gängige Umgebungstemperaturen sehr klein.
Eine Überschreitung dieser Ladespannung führt zur Gasung der Zellen bei der Ladung, hierbei wird Wasser des Elektrolyten zu Wasserstoff
und Sauerstoff zersetzt und geht verloren.
Bei Batterien mit flüssiger Schwefelsäure lässt sich dieser Verlust durch destilliertes Wasser ersetzen,
für fest verschlossene, wartungsfreie oder Blei-Gel Batterien bedeutet er die Austrocknung der Batterie die damit unbrauchbar wird.
Die Anschaffung eines passenden Ladegeräts mit Spannungsregelung ist somit für diese Batterien eine sinnvolle Investition.
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Für eine sechs zellige Batterie ergibt sich somit eine Ladespannung von 14,2 bis 14,8 Volt, die bei der Ladung nicht überschritten werden sollte.
Im Fahrbetrieb wird diese Aufgabe vom Laderegler übernommen, wobei besonders ausgefeilte Regler sogar die Ladespannung an die
Umgebungstemperatur anpassen.
Wie jede andere Batterie unterliegt auch die Bleibatterie bei Nichtbenutzung einer Selbstentladung.
Sie ist abhängig vom Batterietyp, Batterie alter und der Umgebungstemperatur.
Für normale Blei-Säure-Batterien wird mit maximal einem Prozent Selbstentladung pro Tag gerechnet,
wartungsfreie Blei-Gel-Batterien haben eine wesentlich geringere Selbstentladung (etwa Faktor vier weniger).
Für eine möglichst kleine Selbstentladung empfiehlt sich die kühle Lagerung der Batterie.
Bleibatterien dürfen NICHT mit geringem Ladestand gelagert werden, da abhängig vom Entladungsgrad zunehmend der Prozess
der Sulfatierung in den Zellen einsetzt bei dem sich auf den Platten irreversibel eine Schicht aus Bleisulfat bildet,
die die nutzbare Kapazität der Batterie verringert.
Der Ladezustand lässt sich bei Bleibatterien anhand der Spannung im unbelasteten Zustand abschätzen,
jedoch darf die Batterie vor der Messung für mehrere Stunden weder ge- noch entladen worden sein.
Siehe dazu folgende Tabelle:
| Spannung /V |
Ladezustand / % |
| >12,7 |
100 |
| 12,5 |
75 |
| 12,2 |
50 |
| 12,0 |
25 |
| 11,8 |
0 |
da die Zellenverbindungen im Gehäuse vergossen und damit unzugänglich sind.
Es gibt sogenannte Säureheber mit denen man den Batterien etwas Flüssigkeit entnehmen kann,
und mit Hilfe eines Schwimmers und einer angebrachten Skala die Säuredichte messen kann.
Aufgrund dieser Messung eine Bestimmung des Ladezustand vorgenommen werden .
Die Säuredichten und damit auch die Ladezustände der Zellen sollen möglichst gleich sein, ansonsten
liegt ein Batterie defekt vor.
| Säuredichte/g/dm3 |
Ladezustand
% |
| 1,28 |
100 |
| 1,24 |
50 |
| 1,20 |
0 |
Sie sollten beim entladen nicht unter einer Ladeschlussspannung von 0,95 Volt fallen.
Beim überladen der Akkus wird die überflüssige Leistung in Wärme umgesetzt, wobei auch die entstehende Wärme als Ladeschluss angesehen werden kann.
Dies Lithium Ionen Zellen haben eine sehr geringe Selbstentladung.
Wenn die Zelle eine bestimmte Mindestspannung unterschritten hat, sorgt die interne Elektronik dafür das die Zelle
nur mit einen geringen Strom geladen werden kann.
Ein Überdruckventil im Kopf der Zelle sorgt bei zu hoher Erwärmung für einen Druckausgleich, damit die Zelle
nicht in Brand aufgeht oder gar explodiert.
Auskunft darüber ob eine Batterie voll oder leer ist, besagt aber überhaupt nichts über die Qualität der Batterie.
Die Spannungsmessung kann aber eine Aussage darüber sein ob in Batterien die aus mehreren Zellen bestehen , diese Zellen alle noch
funktionieren.
Eine 9 Volt Block Batterie besteht beispielsweise aus 6 Einzelzellen die jeweils eine Spannung von 1,5 Volt haben.
Gibt eine solche Block Batterie nur noch 7,5 Volt ab, könnte man davon ausgehen das einer diese 6 Einzelzellen defekt ist.
Ebenso ist es bei einer 12 Auto Blei Batterie da haben die Zellen jeweils 2 Volt Spannung.
Eine solche Batterie besteht somit aus 6 Zellen a 2 Volt.
Um eine Aussage über die Qualität zu treffen ist es unabdingbar den Innenwiderstand zu kennen.
Weil der sich je nach Akku, Alter , Temperatur und Qualität unterscheidet.
Allgemein sei gesagt das der Innenwiderstand so klein als möglich seine sollte.
Wie aber ermittelt man nun diesen Innenwiderstand.
Um den Innenwiderstand zu ermitteln gibt es nur eine indirekte Methode, dazu gehört erst einmal eine Leerlaufspannung Messung der Batterie
Weiter benötigt man eine Spannung gemessen bei Belastung durch einen Verbraucher, und den gleichzeitig gemessenen Strom.
Damit habe ich drei Werte zu Verfügung, mit deren Hilfe sich der Innenwiderstand berechnen lässt.
Die Formel zur Berechnung des Innenwiderstand :
Ri= (Ul-Ur)/ Ir
Ri= (Leerlaufspannung - Belastungsspannung)/ Belastungsstrom
Der Ohmsche Wert der Belastung kann je nach Batterie individuell sein, man sollte einen Kompromiss finden zwischen einer
möglichst hohen Belastung und einen dadurch entstehenden Energieverbrauch weil je nach Messzeit natürlich Energie verloren geht.
Je nach Batterie kann man andere Belastungen nutzen.
Die nachfolgenden Messungen wurden einmal mit einer 100 und einmal mit einer 50 Ohm Belastung durchgeführt.
Mann erkennt deutlich das die Innenwiderstände unterschiedliche Werte aufweisen.
Ein großes Problem bei der Messung dieser Werte sind die Übergangswiderstande beim Messen , es sollte auf einen
ausreichen guten Kontakt geachtet werden.
| Art der Batterie |
Innenwiderstand | Belastung Ohm | Innenwiderstand |
Belastung Ohm |
| Leere 9 Volt Block Batterie |
22,11 Ohm | 100 | 18,91 |
50 |
| Neue volle 9 Volt Block Batterie |
4,1 Ohm | 100 | 3,541 |
50 |
| Aukey 18650 Akku 2600 mAh |
0,252 Ohm |
100 |
0,256 |
50 |
| UltraFire18650 Akku 3000 mAh |
0,526 Om |
100 |
0,401 |
50 |
| Mignon Akku Ansamnn 2850 mAh |
3,8 |
50 |
||
| Mignon Conrad Energy |
1,82 |
50 |
||
| Mignon RS Pro |
1,10 |
50 |
Kurzschlussstrom = Leerlaufspannung / Innenwiderstand
Ik= Ul/Ri
Kleines Ladegerät mit einen
Ausgangsstrom von ca 100mA.Diese Ladegerät gibt einen konstanten Spannung aus, ist aber
nicht galvanisch vom Netz getrennt.
wann einmal leeren Batterie diese oft noch eine sehr große Rest Ladung enthält.
Man tauscht also Batterien aus obwohl sie noch nicht ganz leer sind, was sehr ineffektiv und auch teuer sein kann.
Zumeist liegt es daran das Batterie betriebene Geräte oft irgendwann abschalten wenn eine Mindestspannung erreicht ist.
Das Feststellen dieses Kriterium ist von Gerät zu Gerät aber verschieden, und so schalten viele Geräte ab und lassen damit
eine Restkapazität in der Batterie zurück.
Ein mit drei Babyzellen betriebenes Koffer Radio erkannte bei mir einen leeren Batteriestand , woraufhin diese
Batterien ausgetauscht wurden.
In jeden dieser Zellen konnte bei einer manuellen Entladung festgestellt werden das noch je eine Kapazität von
weit über 3 Ah vorhanden war.
Sie waren also nicht einmal ansatzweise leer.