Der Ratgeber für Blei-Akkus

Der Bleiakku.net Akku Ratgeber liefert Wissen rund um die Technik und Funktionsweise eines Bleiakkumulators. Zusätzlich werden Tipps zur Pflege und Wartung gegeben.

Auch wenn es effizientere Akku-Technologie gibt, sind Bleiakkus noch immer in vielen Geräten und Maschinen im Einsatz. Sie sind vergleichsweise günstig in der Herstellung und bei entsprechender Handhabe langlebig einsetzbar. Der wohl typischte Vertreter ist die normale Autobatterie. Aber auch in Alarmanlagen oder Computer USV kommen sie z.B: als Pufferbatterie zum Einsatz. Auch als Speicher für Solaranlagen sind sie anzutreffen.

Im mobilen Bereich sind sie neben dem Auto vor allem als günstige Energiequelle in E-Fahrrädern (Pedelec) oder E-Rollern anzutreffen, wobei auch hier zusehend aktuellere Akkutechnologien aufgrund des geringeren Gewichts anzutreffen sind. Was sie jedoch auszeichnet ist die kurzfristige Entnehmbarkeit hoher Stromstärken.

1. Hintergrundwissen

Bleiakkumulatoren waren weltweit die ersten gebrauchsfähigen Komponenten zur Speicherung elektrischer Energie. Obwohl Bleiakkus eine lange Geschichte besitzen, sind sie noch heute die Speichereinheiten mit dem größten Marktanteil. Ihr Erfinder war der aus Kleve stammende deutsche Arzt Wilhelm Josef Sinsteden, der im Jahr 1854 erstmals Bleiplatten einer verdünnten Schwefelsäure aussetzte und mit einem angelegten Strom elektrische Energie in speicherbare chemische Energie umwandelte.

1.1. Technischer Aufbau und Chemie

Im Gehäuse eines Bleiakkumulators befinden sich Plattengruppen aus Blei. Diese Platten stehen sich dicht gegenüber, jedoch getrennt durch sogenannte Separatoren, heute überwiegend säurefester Kunststoff (PVC). Zwei Bleiplatten bilden je ein Paar (2V), die eine Platte ist positiv, die andere negativ gepolt. In das Gehäuse wird nun als Elektrolyt verdünnte Schwefelsäure (H2SO4) gefüllt, die unter Spannung und Temperatur mit dem Blei reagiert. Im Aufbau unterscheiden sich Blei Akkus zum einen durch die Art der Schwefelsäure-Einbindung, flüssig, Gel oder Vlies, und zum anderen durch die Plattenkonstruktionen, zu denen die Großoberflächenplatten, die Gitterplatten, die Panzerplatte und die spiralförmig gewickelten Bleiplatten gehören.

1.2. Funktionsweise

Die Bleiplatten in einem Akku besitzen je einen Anschluss, Minuspol und Pluspol. Wird nun ein Strom an die Pole angelegt (Aufladen des Akkus), werden durch einen Umwandlungsprozess Elektronen in die Bleiplatten beziehungsweise in entstehendes Bleioxid eingelagert. Bei der Entladung lösen sich diese Elektronen wiederum und ergeben die zur Verfügung stehende elektrische Energie. Zurück bleibt Bleisulfat.

1.3. Anode

Innerhalb eines Bleiakkus stehen sich jeweils zwei Bleiplatten gegenüber, eine davon funktioniert als Anode, die aus dem Elektrolyt (Schwefelsäure) Elektronen aufnimmt und über den Pluspol an einen angeschlossenen Verbraucher (Bsp: E-Motor) abgibt. Bei der Ladung des Bleiakkus über die Kathode erfolgt statt der Abgabe von Elektronen eine chemische Wandlung des Bleis in Bleioxid (Oxidation), das als Speicher für Elektronen fungiert. Praktisch die Speicherform der elektrischen Energie im Bleiakku.

1.4. Kathode

Die in einem Bleiakku befindlichen Bleiplatten sind elektrotechnisch gesehen Kathoden und Anoden. Die Kathode besitzt die Aufgabe der Abgabe von Elektronen in das Elektrolyt (Schwefelsäure) und erzeugt gleichzeitig mit der Anode einen geschlossenen inneren Stromkreislauf. In der Regel wird die Kathode eines Bleiakkus mit dem Minuspol gleichgesetzt.

1.5. Oxidation

Die Oxidation beschreibt den Vorgang der Lösung eines Elektrons aus einem Ion, bezogen auf einen Bleiakku. Bei der Entladung eines Bleiakkus durch ein Strom verbrauchendes Gerät erfolgt innerhalb des Akkus die Oxidation, wobei sich Bleioxide und Blei in Bleisulfate wandeln. Die Umkehrung dieses Prozesses wird Reduktion genannt.

1.6. Oxidationszahl

Als Oxidationszahl innerhalb eines Bleiakkus wird die sogenannte Ionen-Ladung bezeichnet. Durch die permanente Entladung und Ladung des Bleiakkus und der damit verbundenen Umwandlung von Blei und Bleisulfat in Bleioxid und der erneuten Bildung von Bleisulfat verändert sich dieses mit der Zeit und erlaubt eine immer geringer werdende Wandlung in Ionen beziehungsweise Elektronen innerhalb eines bestimmten Zeitraums (Alterungsprozess).

1.7. Reduktion

Der Begriff Reduktion beschreibt den Vorgang der Elektronenaufnahme in ein Ion. Bei Bleiakkus handelt es sich um bei der Beladung über die Kathode einfließende Elektronen, die in Blei beziehungsweise Bleisulfat gebunden werden. Chemisch gesehen beschreibt die Reduktion den eigentlichen Speichervorgang innerhalb eines Bleiakkus.

1.8. Säuredichte

Ein Bleiakku enthält eine 37-prozentige Schwefelsäurefüllung. Die Schwefelsäure dient als Elektrolyt dazu, den Umwandlungsprozess von Blei in Bleioxid als Ladungsträger zu unterstützen. Bei dem Umwandlungsprozess (Redoxreaktion) verringert sich auch die Säuredichte, erhöht sich jedoch wieder bei der Beladung des Bleiakkus. Dieser Prozess darf nicht mit der prozentualen Verringerung der Schwefelsäure durch Ausgasung verwechselt werden.

1.9. Reaktionsgleichung

Als Reaktionsgleichung wird in einem Bleiakku der Elektronenaustausch sowohl an der Anode wie an der Kathode bezeichnet. Während an der Kathode eine Elektronenaufnahme erfolgt (Reduktion) entsteht an der Anode eine Elektronenabgabe (Oxidation). Aus der Reaktionsgleichung beider Vorgänge lässt sich beispielsweise eine Überladung des Bleiakkus berechnen. Grundlage für die Reaktionsgleichung ist die Entwicklung von Sauerstoff und Wasserstoff an Kathode und Anode.

1.10. Akku-Typen

1.10.1. Bleiakku

Ein herkömmlicher Bleiakku zeichnet sich in seinem Aufbau hauptsächlich durch eine Füllung mit flüssiger, 37-prozentiger Schwefelsäure aus. Der Vorteil dieser Bauart liegt in der hohen Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung und einer damit einhergehenden günstigen Preisgestaltung. Zudem erlauben herkömmliche Bleiakkus durch ihren geringen Innenwiderstand die Abgabe hoher Ströme (Starterbatterie). Nachteile können sich aus der sogenannten Säureschichtung und auslaufender Säure ergeben. In geschlossenen Räumen nur mit Lüftung einsetzbar

1.10.2. Bleigel Akku

Bei einem Bleigel Akku ist die Schwefelsäure durch zugesetzte Kieselsäure gebunden. Bleigel Akkus sind geschlossen und benötigen keine Wartung wie das eventuelle Auffüllen mit destilliertem Wasser. Zudem sind sie auslaufsicher und Gasungsarm und somit einfach zu transportieren. Die Bindung der Schwefelsäure zu einem Gel erhöht jedoch auch den Innenwiderstand des Akkus, wodurch sich hohe, kurzzeitige Ströme schlechter realisieren lassen. Ebenso erfordert der technische Aufbau in der Fertigung höhere Kosten. Theoretisch überall einsetzbar, weniger als Starterbatterie geeignet.

1.10.3. Blei Vlies Akku

Der Blei Vlies Akku oder AGM Akku entspricht technisch gesehen dem Bleigel Akku, wobei hier die Bindung der Schwefelsäure nicht durch Kieselsäure, sondern durch zwischen den Bleiplatten befindlichen Mikroglasfasermatten erfolgt. Allerdings liefert der AGM Akku ähnlich hohe Startströme wie ein Nasszellen-Akkumulator.

1.10.4. Lithium Akku (LiIon, LiPo)

Obwohl das Funktionsprinzip eines Lithium Akkus dem eines Blei Akkus entspricht, besteht er im Inneren aus völlig anderen Materialien, so etwa Grafit für die Kathode und Lithium-Metalloxid-Verbindungen für die Anode. In dem gleichfalls veschlossenen Akku kommen verschiedene, wasserfreie Elektrolyte zum Einsatz. Die Vorteile der Lithium Akkus liegen in einer hohen Energiedichte, was kompakte Bauformen erlaubt. Zudem zeichnen sie sich durch eine hohe Lebensdauer aus. Dem stehen im Verhältnis zu Blei Akkus hohe Fertigungskosten und eine schlechte Recyclingfähigkeit gegenüber.

1.11. Kennzeichnungen

1.11.1. Allgemeine Kennzeichnungen

Für Blei Akkus bestehen je nach Bauart eine ganze Reihe unterschiedlicher Kennzeichnungen, die verschiedene Funktionen beschreiben, folgende wichtige Kennzeichnungen müssen gut lesbar entsprechend der VdS-Richtlinien angebracht sein:
Firmenname
Herstellungsdatum – Monat und Jahr
Typenbezeichnung
Nennkapazität in Ah
Nennspannung in V

1.11.2. Sonstige Kennzeichnungen für Blei Akkus

Wartungsfreier Akkumulator - geschlossene Bleigel Akkus mit Ventilregelung zur Entgasung
Wartungsarm – klassischer Blei Akku mit definiertem Wasserverbrauch
CA – Startstrom
CCA – Kaltstartstrom
HCA – Warmstartstrom
RCM / RC – Reservekapazität
Batteriegröße und Gewicht - gemäß den Normen EN 50342 und 50342-2
Nennspannung – Angaben entsprechend der Bordspannung, etwa 12 V oder 24 V
Nennkapazität – Leistung in Ah

1.11.3. Anmerkung zum Herstellungsdatum

Das Herstellungsdatum zeigt den Beginn der sogenannten kalendarischen Lebenszeit eines Blei Akkus an. Dieser Wert in Jahren (Bsp.: 5 Jahre) ist ein vom Akku-Produzenten geschätzter Mittelwert aus möglicher Beanspruchung und Ruhezeiten des Akkus. Blei-Akkus werden nicht selten zwischen Herstellung, Handel und Verkauf über mehrere Monate meist nicht unbedingt sachgemäß gelagert, darum besitzt das Herstellungsdatum beim Erwerb eines Blei-Akkus besondere Bedeutung.

2. Eigenschaften eines Akkus?

Ein Blei Akku unterliegt in seiner Eigenschaft als Speicher für elektrische Energie verschiedenen Einflüssen, die seine Leistungsfähigkeit bestimmen und beeinflussen. Die jeweils aufgrund des Betriebes oder selbst der Ruhezeiten entstehenden Werte geben dem Nutzer Auskunft über den Zustand des Blei Akku beziehungsweise sie erlauben eine Aussage über die Funktionalität bestimmter Segmente.

2.1. Ladezustand / Spannung

Der Ladezustand einer Batterie kann mit einem Multimeter, einem Elektriktester oder einem Säureheber (nur wartungsarme Blei Akkus) geprüft werden, wobei es zwei Arten der Spannungsprüfung, die den Ladezustand anzeigt, gibt. Zum einen die Prüfung unter Last und einmal die Prüfung ohne Last, also ohne angeschlossene Verbraucher. Hinweis zur Nutzung eines Multimeters. Oft werden hier die Bereiche Gleichstrom und Wechselstrom verwechselt. In der Regel liegen bei einem herkömmlichen Multimeter die Gleichstrombereiche auf der linken Seite des Drehrades, symbolisiert durch ein V und eine Doppellinie, Wechselstrom hingegen ist durch eine Wellenlinie dargestellt.

2.2. Spannungsprüfung unter Last

Eine Spannungsprüfung mit Multimeter oder Elektriktester setzt immer eine entsprechende Säuredichte voraus, die bei wartungsfreien, geschlossenen Akkus gegeben sein sollte. An den Blei Akku, der sich beispielsweise noch im Fahrzeug befindet, wird der Multimeter ordnungsgemäß an Plus- und Minuspol angeschlossen. Das Messgerät wird auf V 20 Gleichstrom eingestellt und der Motor gestartet, zudem sind Verbraucher wie Scheinwerfer und Blinker einzuschalten. Das Messgerät sollte nun bei gutem Ladezustand und einer 12 V Auto-Batterie einen Wert zwischen 9 und 12 V anzeigen. Liegt der Wert unter 9 V, zeigt dies entweder einen defekten Akku an oder einen beschädigten Laderegler bzw. eine unzureichend funktionierende Lichtmaschine. Achtung, diese Messwerte beziehen sich auf eine Umgebungstemperatur von rund 20 Grad Celsius.

2.3. Spannungsprüfung ohne Last

Bei einer Spannungsprüfung ohne Last ist der Blei Akku ausgebaut oder die Anschlüsse abgeklemmt. Zudem sollte sich der Akku mindestens seit 20 Minuten im Ruhezustand befinden. Der Multimeter wird ordnungsgemäß an Plus- und Minuspol angeschlossen und V 20 Gleichstrom eingestellt. Bei einem 12 V Blei Akku zeigt sich ein guter Ladezustand mit Werten von 12.72 V (100 %) und 11.88 V (40 %). Werte darunter sind als kritisch zu betrachten. Ein 6 V Blei Akku besitzt einen guten Ladezustand von 6.36 V (100 %) und 5.94 V (40 %). Bei Akkus, die ohne Nutzung längere Zeit richtig gelagert wurden, genügt zur Aufladung und Herstellung eines guten Ladezustandes meist der Anschluss an ein Ladegerät. Achtung, die hier angezeigten Messwerte beziehen sich auf eine Umgebungstemperatur von rund 20 Grad Celsius.

2.4. Säuredichte

Bei wartungsarmen Blei Akkus kann der Ladezustand neben dem Multimeter auch mit dem Säureheber festgestellt werden. Der Vorteil hierbei ist die Unabhängigkeit von der Nennspannung (Bsp. 12 oder 6 V). Der Nachteil, es geht nur bei Blei Akkus mit Zugang zu den Batteriezellen. Bei geschlossenen, wartungsfreien Blei Akkus folglich nicht möglich. Zudem ist zu beachten, dass die Schwefelsäure stark ätzend wirkt. Eine Schutzbrille für die Augen ist empfehlenswert. Der Blei Akku sollte ausgebaut oder zumindest der Anschluss am Pluspol gelöst werden. Dann werden alle Verschlusstopfen entfernt und der Säureheber in die erste Öffnung eingeführt. Mit dem Gummiball so viel Säure ansaugen, bis die im Säureheber befindlichen Messelemente schweben. Nach dem ablesen der Skala auf dem Säureheber können so alle 3 bzw. 6 Zellen des Blei Akkus geprüft werden. Bei einer vollen Batterie ergibt sich ein Mittelwert von 1,26 – 1,28 kg/l. Säuredichte (100 %). Beträgt der Mittelwert nur noch 1,16 kg/l, ist die Batterie fast entladen

2.5. Zellspannung

Die Zellspannung ist der Wert der elektrischen Spannung einer Zelle in einem Blei Akku. Die Nennspannung beträgt immer 2 V. Dementsprechend besitzt ein 6 V Akku drei Zellen, ein 12 V Akku sechs Zellen. Unter Last, während der Aufladung oder durch Lagerung (Selbstentladung) schwankt dieser Wert der einzelnen Zelle zwischen 1,75 V und 2,4 V. Die Messung der Zellspannung mittels Säureheber kann auch Aufschluss darüber geben, ob eventuell ein Zellschluss vorliegt.

2.6. Endladestrom / Endladekurve

Der Endladestrom oder die Endladekurve zeigt den absteigenden Wert der elektrischen Stromstärke eines Blei Akkus unter Last an. Die Endladekurve gibt darüber Auskunft, wie groß die Belastung der angehängten Verbraucher für den jeweiligen Blei Akku ist. Gemessen wird der Endladestrom in Ampere. Dazu werden entweder spezielle Messgeräte verwendet, die eine entsprechende grafische Darstellung erlauben oder ein Multimeter, das in definierten Zeitabständen angeschlossen wird. Die dabei ermittelten Werte ergeben hintereinander geschrieben die Endladekurve. Bei der Messung der Endladekurve spielt die Temperatur eine erhebliche Rolle.

2.7. Maximaler Entladestrom

Der maximale Entladestrom beschreibt die Stromstärke, die ein Blei Akku abgeben kann, bis er entladen ist. Ein Beispiel: an einen voll geladenen 12 V Akku mit 36 Ah Nennkapazität wird eine Halogenlampe angehängt, die 9 A benötigt. Theoretisch kann die Halogenlampe, 9 : 36 = 4, vier Stunden lang betrieben werden. In der Praxis wird diese Zeit aber immer unterschritten, da Faktoren wie die Temperatur und Selbstentladung die Nennkapazität beeinflussen. Zudem sollte ein Blei Akku nie vollständig entladen werden. Dementsprechend kann ein Blei Akku etwa mittels eines Batteriewächters vor der Tiefentladung geschützt werden.

2.8. Entladeschlussspannung

Mit der Entladeschlussspannung gibt der Hersteller auf dem zum Blei Akku gehörenden Datenblatt den Wert in Volt an, bis zu dem der Akku entladen werden darf. Je nach Bauart des Akkus besitzt dieser entweder einen eingebauten Tiefentladeschutz oder ein entsprechendes Gerät wie ein Batteriewächter ist vorgeschaltet. Schon eine Tiefentladung nur einer Zelle eines Blei Akkus kann diesen zerstören. Das kann auch durch Selbstentladung (Lagerung) erfolgen. Für einen Blei Akku liegt die Entladeschlussspannung pro Zelle bei etwa 1,75 Volt.

2.9. Maximaler Ladestrom

Der Begriff maximaler Ladestrom beschreibt den Wert in Ampere, mit dem ein Blei Akku über ein Ladegerät aufgeladen werden sollte. Für einen Blei Akku liegt dieser Wert bei höchstens 50 % der Nennkapazität, der minimale Wert des Ladestroms sollte bei 20 % liegen . Moderne Ladegeräte besitzen eine dreistufige Ladekennlinie, in der sowohl der Ladestrom wie die maximale Ladespannung und über einen Sensor auch die Temperatur berücksichtigt werden. Dies verhindert nicht nur eine Überladung des Blei Akkus, sondern auch die Zerstörung angeschlossener Geräte.

2.10. Kurzschlussstrom

Der sogenannte Kurzschlussstrom ist ein zu ermittelnder Wert an einem Blei Akku, der über die Leistungsfähigkeit des Energiespeichers Auskunft geben kann. Im Grunde wird hierbei der Innenwiderstand ermittelt, der sich im Laufe der Zeit aufgrund von Bsp. Sulfatablagerungen verändert. In der Praxis wird jedoch der Wert eines Kurzschlussstromes an einem Blei Akku kaum benötigt, da die Absicherung angeschlossener Geräte nicht nach der Stärke des Kurzschlussstromes berechnet wird.

2.11. Kapazität

Als Kapazität wird die Stromstärke eines Blei Akkus in Amperestunden (Ah) angegeben. Der oder die Hersteller führen im Datenblatt beziehungsweise dem Gehäuse die Nennkapazität eines Blei Akkus auf, die dieser unter bestimmten Bedingungen erreichen kann. Dieser Wert ist jedoch rein theoretisch und nur eine Annäherung an den tatsächlichen Wert der Kapazität, der von verschiedenen Faktoren abhängig ist. Die wichtigste Kennzahl ist hierbei der Entladestrom und die Restkapazität, die bestehen bleiben muss, um den Blei Akku vor Tiefentladung zu schützen. Wird nun bei einer neuen Batterie eine Restkapazität von etwa 25 % vorgeben, stehen als Kapazität auch nur 75 % der Nennkapazität zur Verfügung.

2.12. In Reihe schalten

Mehrere Blei Akkus lassen sich in Reihe schalten, um entweder damit einen oder mehrere Geräte mit Strom zu versorgen, die eine höhere Eingangsspannung besitzen als ein einzelner zur Verfügung stehender Blei Akku. Beispiel: Ein E-Motor besitzt eine Eingangsspannung von 48 V. Zur Versorgung mit elektrischer Energie können nun vier 12-V-Akkus in Reihe geschaltet werden (4 x 12 = 48). Die Gesamtkapazität bleibt jedoch gleich der Kapazität eines einzelnen Akkus (Beispiel: 56 Ah + 56 Ah = 56 Ah)

2.13. Parallel schalten

Bei einer Parallelschaltung von Blei Akkus erfolgt die Zusammenschaltung in der Form, das die Ausgangsspannung (V) gleich der der einzelnen Akkus bleibt ( Bsp: 12 V + !2 V = 12 V). Die Kapazität (Ah) in der Parallelschaltung hingegen summiert sich (Bsp: 56 Ah + 56 Ah = 112 Ah). Benötigt werden Parallelschaltungen etwa beim Betrieb von mehreren Geräten, deren Gesamtverbrauch die Leistung nur eines Akkus auf Dauer übersteigen würde.

2.14. Innenwiderstand

Der Begriff des Innenwiderstandes in einem Blei Akku beschreibt die Fließfähigkeit und Bildung von Elektronen innerhalb des Elektrolyts. Der Innenwiderstand ist ein wichtiger Parameter bezüglich hoher Ladeströme. Blei Akkus mit flüssigem Elektrolyt, Schwefelsäure, besitzen einen im Verhältnis zu Gel-Akkus sehr geringen Innenwiderstand (Maßeinheit Ohm) und eignen sich dementsprechend gut als Starterbatterien in Kfz oder Lkw, wo hohe Ströme benötigt werden.

2.15. Sulfatierung

Die Sulfatierung beschreibt einen chemischen Prozess innerhalb eines Blei Akkus, bei dem sich Bleisulfat-Kristalle bilden und an den Elektroden (Bleiplatten) absetzen. Diese Bleikristalle verringern einerseits die Aktivität der Elektroden und werden andrerseits beim Abfallen von den Bleiplatten zu einer langsam wachsenden Schlammschicht am Boden des Akkus, die bei Erreichen der Elektroden einen Kurzschluss verursachen kann.

2.16. Lebensdauer

Die Lebensdauer eines Blei Akkus wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst. In der Regel berechnen die Hersteller die Lebensdauer der Akkus nach Ladezyklen. Je öfter ein Blei Akku entladen und wieder geladen wird, desto schneller verschleißt er aufgrund der chemischen Vorgänge im Innern. Gerade Autobatterien besitzen heute aufgrund vielfältiger, ständig laufender elektrischer Verbraucher nur noch eine durchschnittliche Lebensdauer von 4 bis 5 Jahren, während eine Akku, der praktisch nur zum Starten des Fahrzeuges benötigt wird, ohne Probleme doppelt so alt werden kann.

2.17. Energiedichte

Die Energiedichte eines Blei Akkus ergibt sich aus der Möglichkeit, wie viel Energie gespeichert werden kann. Vereinfacht ausgedrückt bedeutet dies, dass ein Akku mit viel Blei eine hohe Energiedichte besitzt. Ein schwerer Akku ist somit leistungsfähiger als ein leichter Akku. Die Energiedichte wird in Wattstunde (Wh) errechnet, die wiederum das Produkt aus Spannung und Kapazität ist. Dieser Wert ist jedoch keine feste Größe, sondern verändert sich mit der Kapazität und der Spannung des angelegten Verbrauchers.

2.18. Wirkungsgrad

Unter dem Begriff Wirkungsgrad ist das Verhältnis der aufgenommenen, gespeicherten, Energie zu der der abgegebenen Energie zu verstehen. Im Idealfall beträgt der Wirkungsgrad eines Blei Akkus 100 %, dies wird jedoch nie erreicht, weil sowohl bei der Ladung wie bei der Wandlung von elektrischer zu chemischer Energie und zurück Verluste auftreten und auch die Selbstentladung eine Rolle spielt. Mit zunehmender Alterung durch die Ladezyklen und damit einhergehender Sulfatierung sinkt der Wirkungsgrad weiter. Ein neuer Blei Akku besitzt heute einen Wirkungsgrad von rund 80 % der aufgenommenen Energie.

3. Bleiakkus laden, aber richtig!

Ein wichtiger Faktor bei der Wartung und Pflege eines Blei Akkus ist die richtige Art der Ladung mit elektrischem Strom. Dieser Vorgang besitzt immense Auswirkungen auf die Lebensdauer und die Leistungsfähigkeit des Akkumulators. Hier kann vieles falsch gemacht werden und schon kleine Unachtsamkeiten, wie das Verwechseln des Plus- mit dem Minuspol, können den Akku zerstören. Aber auch die Abstimmung zwischen Ladegerät und Akku ist von Bedeutung.

3.1. Ladegerät

Ein Blei Akku benötigt zur Wiederaufladung ein Ladegerät. Dabei handelt es sich im einfachsten Fall um einen Transformator, der 230 V Wechselstrom in 14 V Gleichstrom wandelt, mit dem wiederum der Akku geladen wird. In dieser Weise müsste die Ladung des Akkus jedoch permanent überwacht werden, um eine Überhitzung und Überladung zu vermeiden, die im schlimmsten Fall den Akku explodieren lassen würden. Moderne Ladegeräte verfügen über entsprechende elektronische Steuerungs-Module, die den Ladevorgang überwachen.

3.2. Ladestation

Der Begriff Ladestation findet sich in Bezug auf Blei Akkus sowohl in privaten Haushalten wie im gewerblichen Umfeld. Ladestationen für Flurfördergeräte wie E-Stapler sind meist fest verbaute Ladegeräte für Groß-Akkumulatoren mit einem 3 Phasen-Kraftnetz-Anschluss. In Haushalten ist eine Ladestation in der Regel eine Vorrichtung zum erleichterten Anschließen eines speziellen, auf ein Gerät abgestimmten Akkus, der in der Bauweise bezüglich der Kontakte mit der Ladestation übereinstimmt.

3.3. Laderegler

Der Laderegler ist ein elektronisches Bauteil, das üblicherweise ein Bestandteil moderner Ladegeräte ist. Mithilfe des Ladereglers werden bestimmte Vorgänge während des Ladevorgangs an einem Blei Akku gesteuert. Dazu gehören zumindest die Verhinderung des Überladens und die Begrenzung des Ladestromes. Je nach Ausführung kann ein Laderegler zur Ladungsteuerung aber auch die Temperatur, die Spannung, die Kapazität, den Ladestrom und die Zeit überwachen, um so den Ladezyklus zu optimieren.

3.4. Ladekennlinie

Mit den Ladekennlinien werden bestimmte Verfahren bezeichnet, die bei der Ladung eines Blei Akkus, abhängig von dessen Spezifizierung, wichtig sein können. Ladekennlinien werden gemäß der DIN mit verschiedenen Buchstaben und der Zahl Null angegeben, hinter denen definierte Vorgänge stehen. So etwa „I / CC“ für konstanten Strom oder „U / CV“ für konstante Spannung. Moderne Ladegeräte erlauben die Einstellung dieser Ladekennlinien nach Bedarf, so etwa „W0Wa“, eine beziehungsweise zwei gleichzeitig verwendete Ladekennlinien zur schnellen und gleichzeitig sicheren Ladung eines Akkus.

3.5. Ladespannung

Als Ladespannung oder Ladeschlussspannung wird die bei der Ladung eines Blei Akkus angelegte Spannung in Volt bezeichnet. Die Ladespannung ist üblicherweise ein Bestandteil eines Ladeverfahrens, beispielsweise mit den Ladekennlinien IU, wobei zunächst ein Konstantstrom und darauf folgend eine Konstantspannung angelegt werden. Bei einer Temperatur von 15 bis 25 Grad Celsius liegt die Ladespannung für einen 12 V Blei Akku zwischen 13,8 und 14,4 Volt. Gleichzeitig beträgt der Ladestrom ein Zehntel der Nennkapazität (Bsp. 40 Ah Akku = 4 A Ladestrom). Auf diese Weise lässt sich ein Blei Akku schonend laden.

3.6. Ladezeit und Berechnung

Die Ladezeit, also der Zeitraum vom Anschließen eines Blei Akkus bis zu dessen Vollladung, ist abhängig von der Nennkapazität eines Blei Akkus. In der Regel wird zwischen normalem und schnellem Laden unterschieden. Der Laderegler eines guten Ladegerätes erkennt die Kapazität und auch die Restladung des Akkus. Als Faustformel gilt bei Normalladung ein Zehntel der Nennkapazität, bei Schnellladung maximal ein Drittel der Nennkapazität. Beispiel: Normalladung 40 Ah Akku = 4 A Ladestrom = 10 Std. Ladezeit, Schnellladung 40 Ah Akku = 13 A Ladestrom = 3 Std. Ladezeit. Hinzu kommt die Effizienz des Ladegerätes, die in der Regel bei maximal 90 % liegt, wodurch sich die Ladezeit entsprechend verlängert.

3.7. Ladezyklen

Da ein Blei Akku in der Praxis unterschiedlichsten Bedingungen ausgesetzt ist und überwiegend nicht bis zur Restkapazität entladen und oft auch nicht voll geladen wird, ist es für die Hersteller schwierig, eine genaue Anzahl an Ladezyklen anzugeben, die die Lebensdauer eines Akkus vorgeben. Der Produzent geht bei einem Ladezyklus immer von einer Vollladung nach Entladung bis zur Restkapazität aus. Dementsprechend wird hierbei eine Wahrscheinlichkeit zugrunde gelegt. Beispiel: 100 Ladezyklen mit einer jeweils nur 40-prozentigen Teilentladung entsprechen 50 Vollzyklen.

3.8. Zyklentyp

Als Zyklentypen werden verschiedene, auf bestimmte Anwendungen optimierte Blei Akkus bezeichnet. Der jeweilige Zyklentyp kann so etwa einer Anwendung entsprechen, in der häufig Teilzyklen oder Teilentladungen vorgenommen werden und diese eigentlich lebensverkürzenden Vorgänge besser verkraftet werden. Ein anderer Zyklentyp wiederum kann so ausgelegt sein, dass er über Jahre hinweg nur durch Erhaltungsladung seine volle Kapazität behält, um etwa im Notfall bereitzustehen.

3.9. Schnellladung

Unter einer Schnellladung ist die Ladung eines Blei Akkus mit erhöhtem Ladestrom zu verstehen. Empfohlen wird hierzu maximal ein Drittel Ladestrom der Nennkapazität. Das Ladeverfahren der Schnellladung wird kontrovers diskutiert. Bei einigen Zyklentypen von Blei Akkus konnten durch das Schnellladen Schädigungen festgestellt werden, die die Lebensdauer verkürzten, bei anderen Bauarten zeigte sich durch das Schnellladen sogar eine Erhöhung der Ladezyklen, also eine Verlängerung der Lebensdauer über die Herstellerangaben hinaus.

3.10. Gepulste Ladung

Die sogenannte gepulste Ladung ist ein Ladeverfahren für die Ladung von Blei Akkus, bei dem ein konstanter Strom in Pulsen den Akku lädt, also in kurzen Stromstößen. Üblicherweise dient dieses Ladeverfahren der Erhaltungsladung von Akkumulatoren, wenn diese gelagert werden oder in einem System (Notstrombeleuchtung etc.) auf Abruf eingebunden sind. Der Vorteil der gepulsten Ladung besteht einerseits in einer verringerten Kristallbildung innerhalb des Akkus und einer vereinfachten Messung der Ladespannung in den stromlosen Pausen. Durch Pulsweitenmodulation können zudem unterschiedliche Ladephasen durchgeführt werden.

3.11. Netzteile

Als Netzteile werden Geräte bezeichnet, deren hauptsächliche Aufgabe in der Wandlung von Wechselstrom in Gleichstrom besteht. Im Grunde sind es Transformatoren, die meist 230 V Wechselstrom in 3, 6, 9 oder 12 Volt Gleichstrom wandeln, abhängig vom jeweiligen Blei Akku oder einem anderen Akkutyp. Je nach Bauform kann das Netzteil gleichzeitig einen Laderegler beinhalten und stellt dann ein Ladegerät dar. In der Regel wird jedoch bei Geräten mit integriertem Akku die Laderegelung im Gerät selbst und nicht im Netzteil vorgenommen.

3.12. mit PC-Netzteil laden

Einen Blei Akku mit einem PC-Netzteil laden, ist theoretisch möglich, allerdings ist dies abhängig von der Spannungsabgabe (Volt) und der Stromstärke (Ah) im Verhältnis zum Blei Akku. In der Regel verfügt ein PC-Netzteil nicht über die erforderliche Leistung und es verfügt üblicherweise auch nicht über einen Strombegrenzer. So müsste das PC-Netzteil bei der Ladung eines 12 V Blei Akku mindestens 13,8 bis maximal 14,4 Volt abgeben. Zudem muss das Verhältnis der Stromstärke von Netzteil und Blei Akku stimmen.

3.13. Mit Solarmodul laden

Mit einem Solarmodul kann ein Blei Akku geladen werden und dies sogar ohne zwischengeschalteten Laderegler. Voraussetzung ist natürlich die Abstimmung zwischen Solarmodul und Blei Akku. In der Regel beträgt die Kenn-Spannung eines Solarmoduls 12 V. Zusammengesetzt aus 24 Solarzellen a 0,5 V. Bei starker und direkter Sonneneinstrahlung erzeugt ein solches Solarmodul über 13,8 V und kann damit einen 12 V Akku laden. Das ist jedoch mit vielen Unsicherheiten belastet. Besser ist die Parallelschaltung mindestens zweier Solarmodule und die Zwischenschaltung eines Ladereglers.

3.14. Permanente Ladung

Der Begriff permante Ladung beschreibt die ständige Aufladung eines Bleiakkumulators, etwa aufgrund eines Einbaus in ein bestimmtes System. Üblicherweise werden hierzu Blei Akkus verwendet, die ihrem Zyklentyp entsprechend dafür geeignet sind. Der Vorteil der permanenten Ladung oder der permanenten Erhaltungsladung kann sich aber auch für herkömmliche Akkus, etwa 6- oder 12-Volt-Starterbatterien, lohnen. Mit einem geregelten Konstantstromladegerät kann durch die permanente Ladung die Bildung von Bleisulfat erheblich vermindert und die Lebensdauer des Akkus verlängert werden.

3.15. Memory Effekt

Mit dem Memory Effekt wird ein Phänomen bezeichnet, das ausschließlich Nickel-Kadmium-Akkus betrifft, die vor einigen Jahren häufig in Geräten verbaut wurden. Dabei scheint sich der Akku den jeweiligen Energiebedarf zu merken und nach der nächsten Ladung nur diese oder eine geringere Menge abzugeben. Blei Akkus und auch Lithium-Ionen-Akkus sind davon nicht betroffen.

3.16. Reihenladung

Als Reihenladung wird die Aufladung mehrerer in Reihe geschalteter identischer Blei Akkus mit einem Ladegerät bezeichnet. Durch eine Reihenschaltung summiert sich die Spannungsstärke jedes einzelnen Akkus, 12 V u. 12 V = 24 V. Dementsprechend muss das Ladegerät so ausgelegt sein, dass eine Anpassung möglich ist. Sehr hochwertige Ladegeräte ermöglichen mehrere Ladebereiche wie 6, 12, 24 und 48 Volt.

3.17. Parallelladung

In einer Parallelladung werden zwei oder mehr identische Blei Akkus so zusammengeschaltet, dass sich die Ausgangsspannung nicht verändert, 12 V u. 12 V = 12 V. Dementsprechend können mit beispielsweise einem 12-V-Ladegerät mehrere Blei Akkus gleichzeitig geladen werden. Natürlich verlängert sich die Ladezeit entsprechend der einzelnen Kapazität (Ah).

3.18. Lichtmaschine Pkw

Ist der Blei Akku in ein Fahrzeug eingebaut, übernimmt die Ladung der Generator, allgemein auch als Lichtmaschine bezeichnet. Die notwendige Steuerung der Ladung übernimmt ein zwischengeschalteter Laderegler. Bei modernen Fahrzeugen, mit einer Vielzahl von Verbrauchern, ist die Laderegelung meist Bestandteil des mittels Mikroprozessoren gesteuerten Motormanagement.

3.19. Akku überladen

In der Regel sorgen moderne Ladegeräte dafür, dass ein Blei Akku nicht überladen werden kann. Trotzdem kann dies bei unsachgemäßer Handhabung vorkommen. Eine leichte Überladung bedeutet bereits eine starke Einbuße in der Kapazität. Eine fortdauernde Überladung bewirkt eine Überhitzung zusammen mit der Ausgasung von Wasserstoff und unter Umständen die Explosion des Akkus.

3.20. Ladezeitpunkt

Der richtige Ladezeitpunkt für einen Blei Akku bestimmt sich aus der Entladung. Wenn der Akku nicht an ein System angeschlossen ist, das mittels Ladekontrolle den Ladevorgang automatisch ab einer bestimmten Voltzahl einleitet, kann beispielsweise ein Voltmeter permanent angeschlossen werden, um die aktuelle Spannung und Kapazität anzuzeigen.

3.21. Voller Akku

Moderne Ladegeräte schalten bei der Erreichung des vollen Ladezustandes ab oder gehen in den Modus der Erhaltungsladung über, wenn diese Funktion zur Verfügung steht. Wer auf diese Hilfsmittel verzichten möchte, kann den Zeitraum bis zur vollständigen Ladung des Akkus auch selbst berechnen. Einen Akku jedoch ohne Laderegler nur mithilfe eines Transformators zu laden, birgt einige Risiken.

3.22. Lade IC

Ein Lade IC ist ein integrierter Schaltkreis, auch Mikroprozessor genannt, der in Ladegeräten zur Anwendung kommt. Mithilfe eines Lade IC können Akku-Ladegeräte verschiedene Funktionen während der Ladung eines Blei Akkus durchführen. So sind etwa die Werte und der Ablauf von Ladekennlinien auf dem Lade IC abgespeichert, um eine exakte und kontrollierte Aufladung genauso wie die Beendigung des Ladevorgangs vorzunehmen.

4. Allgemeines zur Lagerung/Wartung

Wird ein Blei Akku für einige Zeit nicht benötigt, so ist es ratsam, ihn sachgemäß einzulagern. Dazu gehören eine entsprechende Lagerumgebung und die Vorbereitung des Blei Akkus auf den Lagerzeitraum. Ein Energiespeicher wie ein Blei Akku, ob nun ein Nass-Akkumulator oder ein Gel- beziehungsweise ein Vlies-Akku, reagiert auch während einer Ruhephase, wenn keine Verbraucher angeschlossen sind. Er wandelt weiterhin chemische Energie in elektrische Energie um, die langsam abgegeben wird. Diese Selbstentladung bedarf ebenso der Berücksichtigung.

4.1. Wie weit laden für Einlagerung?

Im Gegensatz zu Lithium Akkus (Handys / Laptop) benötigen Blei Akkus vor der Einlagerung eine Vollladung. Diese verhindert zunächst unter guten Lagerbedingungen die fortschreitende Bleisulfatierung. Gerade bei längeren Ruhepausen ohne Erhaltungsladung verhärtet sich das in einem Blei Akku befindliche Sulfat und lässt sich beim späteren Gebrauch nur schwer oder gar nicht mehr in Blei zurück wandeln. Die Folge ist eine dauerhafte Kapazitätsminderung.

4.2. Einbaulage / Lage bei Lagerung

Grundsätzlich ist es ratsam, Blei Akkus, auch Vlies- oder Gel-Akkus, zur Lagerung aufrecht, also mit den Polen nach oben, zu lagern. Dies verhindert einerseits ein unbeabsichtigtes Austreten von Säure und es sorgt dafür, dass bei verschlossenen, wartungsfreien Akkus das Regulierungsventil frei bleibt. Bestimmte Bauformen können eine abweichende Lagerungsposition erlauben. Dazu gibt der Hersteller im jeweilig zum Akku gehörenden Datenblatt Auskunft.

4.3. Überwintern

Oft werden Blei Akkus zusammen mit Fahrzeugen wie Motorrädern zum Überwintern in Garagen abgestellt. Dabei sollte der Blei Akku im Idealfall ausgebaut, gesäubert und gesondert gelagert werden. Ist dies nicht möglich, sind die Kabelverbindungen abzuschrauben. Zur Überwinterung ist es empfehlenswert, den Säurestand zu kontrollieren und ein Ladegerät mit Erhaltungsladung anzuschließen oder den Akku alle drei Monate vollzuladen.

4.4. Überwachung

In der Regel werden eingelagerte Blei Akkus sich selbst überlassen, bis sie wieder benötigt werden. Unsachgemäße Lagerung inklusive Selbstentladung über mehrere Monate hinweg können den Akku irreparabel schädigen. Am besten wird der Energiespeicher an ein Ladegerät angeschlossen, das eine Ladungserhaltung ermöglicht.

4.5. Temperaturabhängigkeit

Blei Akkus sind gerade während der Lagerung und der Ladung mittels eines Ladegerätes temperaturabhängig. Die Lagerung sollte frostsicher, jedoch bei höchstens 10 Grad Celsius erfolgen. Die Ladung wiederum sollte bei etwa 20 Grad erfolgen. Wenn der Akku dauerhaft an ein Ladegerät angeschlossen ist, kann die Raumtemperatur zwischen 5 und 20 Grad schwanken, ohne dass es den Akku negativ beeinflusst.

4.6. Nachfüllen / destilliertes Wasser / Säure

Vor der Einlagerung und nach der letztmaligen Vollladung sollte der Säurestand eines wartungsarmen Blei Akkus mittels eines Säurehebers geprüft werden. Zugleich kann überprüft werden, ob alle Zellen vollständig mit Flüssigkeit bedeckt sind. Eventuell muss entsprechend destilliertes Wasser nachgefüllt werden.

4.7. Trockene Zellen

Es kann während der Lagerung dazu kommen, dass aufgrund einer zu hoch eingestellten Erhaltungsladung einzelne Zellen vollständig ausgasen und dann trocken sind. Darum sollten nur Ladegeräte mit entsprechenden Ladereglern verwendet werden, die mit Ladekennlinien zur Erhaltungsladung arbeiten.

4.8. Tiefentladung

Bei Blei Akkus, die ohne weitere Vorbereitungen eingelagert und sich selbst überlassen werden, kommt es nach einem bestimmten Zeitraum, etwa 6 Monate bis 1 Jahr, abhängig von den Umständen, zu einer Tiefentladung durch Selbstentladung. Dies führt zu einer grobkristallinen Ausbildung des Bleisulfats, einer Verdickung des Sulfatsschlamms und oft zu irreparablen Schäden des Blei Akkus.

4.9. Spannungsverlauf

Der Spannungsverlauf an einem Blei Akku beschreibt den aufsteigenden oder absteigenden Wert in Volt bei der Ladung oder Entladung. Wie bei der Entladung ein bestimmter Wert nicht unterschritten werden sollte (etwa 12 V), darf auch bei der Ladung mittels eines Ladegerätes ein Wert von 14,4 V nicht überschritten werden, besser sind nur 13,8 V.

4.10. Spannungsverlust

Während je nach Anwendung ein langsames Absinken der Spannung an einem Blei Akku mit dem Absinken der entnommenen Kapazität einhergeht und völlig normal ist, kann ein plötzlicher Spannungsverlust ein Anzeichen für Unregelmäßigkeiten sein. Die zwei häufigsten Fehlerquellen sind hierbei zum einen eine nicht vollständige Ladung des Blei Akkus und zum anderen eine übermäßige Sulfatierung.

4.11. Sulfatierung

Während des chemischen Prozesses der Ein- und Auslagerung von Elektronen in den Bleiplatten eines Blei Akkus wird Bleisulfat gebildet, das teilweise bei der Ladung des Akkus wieder in Blei verwandelt wird, aber nicht vollständig. Die Sulfatierung oder das Bleisulfat ist ein unabdingbarer Teil des Alterungsprozesses eines Blei Akkus und beeinflusst im Laufe der Zeit mit zunehmender Menge die Kapazität des Akkus.

4.12. Verfärbtes Wasser

Bei der Überprüfung des Flüssigkeitsstands in einem Blei Akku kann es vorkommen, dass sich das Elektrolyt braun verfärbt zeigt. Dies kann als Ursache entweder eine von außen kommende Verunreinigung sein oder ein Anzeichen dafür, dass sich die Zwischenplatten oder Separatoren, die die einzelnen Bleiplatten trennen, aufzulösen beginnen. Auch die Einbringung von Bleioxid ist hierbei möglich. In der Regel folgt über kurz oder lang ein Zellschluss und der irreparable Verlust des Akkus.

4.13. Reaktivieren / reanimieren

Schwache oder nicht mehr verwendbare Blei Akkus können je nach Zustand reaktiviert werden, wobei es verschiedene Verfahren hierzu gibt, die von der technisch aufwendigen mechanischen Entfernung des Sulfatschlamms und der Neukonditionierung der Bleiplatten bis zum Entsulfatieren mittels eines Desulfators geht. Allerdings wird die vom Hersteller angegebene Nennkapazität eines neuen Blei Akkus bei keinem Verfahren zur Reanimierung mehr erreicht, da sich die vorhandene Bleimenge im Laufe der Betriebsdauer entsprechend verringerte.

4.14. Auffrischen / Refresher / Regeneration

Unter Auffrischen wird bei einem Blei Akku vor allem die Erhöhung der Kapazität verstanden, wenn diese merklich abgesunken und die Leistungsabgabe verringert ist. Es bestehen verschiedene Techniken des Refreshing eines Blei Akkus mit unterschiedlichen Wirkungsgraden, die zudem vom Zyklentyp der jeweiligen Batterie sowie deren Einsatz abhängig sein können.

4.15. Reparatur / reparieren

Die Reparatur eines nicht mehr funktionierenden Blei Akkus ist nicht ungefährlich und sollte ohne entsprechende Sachkenntnis und Equipment nicht eigenständig durchgeführt werden. In der Regel weisen wirklich nicht mehr funktionierende Blei Akkus einen Zellschluss auf, der es notwendig macht, das Gehäuse zu öffnen und die betroffenen Bleiplatten gegen gleichwertige Platten mit derselben Formatierung auszutauschen. Der Aufwand und die bestehenden Gefahren sind im Verhältnis zu Recycling und Neukauf so hoch, das sich eine Reparatur nicht lohnt.

4.16. Transport / Versand / Versenden

Bei einem Transport von Blei Akkus sind folgende Vorschriften einzuhalten. Die Akkus müssen aufrecht (Pole nach oben) transportiert werden. Die Akkus müssen unbeschädigt sein und sie müssen gegen Umfallen, Rutschen, Kurzschluss sowie Beschädigung gesichert sein.

4.17. Gefahrgut

Unbeschädigte Blei Akkus, ob nun geschlossen (wartungsarm) oder verschlossen (wartungsfrei) sind bei Einhaltung der Transportvorschriften gemäß ADR (Straße) und RID (Schiene) keine Gefahrgüter. Bei einem Transport zur See sind wartungsarme Blei Akkus Gefahrgüter (UN-Nummer 2794 / Klasse 8), verschlossene, wartungsfreie Akkus hingegen nicht. Im Lufttransport sind wartungsarme Akkus nur in Frachtflugzeugen zugelassen, wartungsfreie Akkus sind gemäß IATA-Klausel A67 kein Gefahrgut.

5. Gefahren durch Blei Akkus

Ein Blei Akku stellt die aktuell wirtschaftlichste Form der mobilen Energiespeicherung dar. Durch den technischen und chemischen Aufbau können sich jedoch unter bestimmten Bedingungen wie unsachgemäßer Umgang oder unvorteilhafte Umgebung Gefahren ergeben, die nicht unterschätzt werden dürfen.

5.1. Gasentwicklung / Gasung

Schwefelsäure und Blei in einem Blei Akku reagieren abhängig von der jeweiligen Temperatur mehr oder weniger stark miteinander. Je höher die Temperatur, verursacht durch Überladung oder eine zu hohe Umgebungstemperatur, desto stärker die Gefahr der Entwicklung hoher Mengen von Wasserstoff. Unter Umständen kann dies zu einer Explosion führen.

5.2. Ein aufgeblähter Blei Akku

Das Phänomen eines aufgeblähten Blei Akkus zeigt sich hauptsächlich bei der unsachgemäßen Ladung des Speichers etwa durch unzureichende Ladegeräte oder Netzteile. Dabei wird der Akku überladen und entwickelt im Innern Wasserstoff und Sauerstoff in solchen Mengen, das es über ein Ventil oder die Verschlusskappen nicht entweichen kann. Letztlich führt dies zur Explosion des Akkus.

5.3. Knallgas / Wasserstoff

Bei der Einbettung von Elektronen innerhalb eines Blei Akkus kommt es zu einer chemischen Reaktion zwischen dem Blei und der Schwefelsäure, dem Elektrolyt. Während dieser Reaktion entsteht sowohl Sauerstoff wie Wasserstoff, umgangssprachlich Knallgas genannt, in sehr geringen Mengen. Erst bei unsachgemäßem Umgang mit dem Blei Akku kann die Wasserstoffmenge zusammen mit dem Sauerstoff auf ein gefährliches Niveau ansteigen.

5.4. Kurzschluss

Der Begriff Kurzschluss in Zusammenhang mit einem Blei Akku beschreibt in der Regel die unbeabsichtigte Verbindung von Minus- und Pluspol. Bei großen Blei Akkus, etwa Starter-Batterien von Kfz oder Lkw, können solche Kurzschlüsse durchaus einen Brand auslösen. Ein nur kurzzeitiger Kurzschluss ist für den Akku selbst normalerweise ungefährlich. Der dabei entstehende Kurzschlussstrom kann jedoch für eine Person, die dabei etwa über ein Kabel oder ein Werkzeug beide Pole berührt, gefährlich werden. Nicht umsonst besitzen gerade Starterbatterien am Pluspol eine Abdeckung.

6. Merkmale von Blei Akkus

Als Merkmale unterschiedlicher Blei-Akku-Typen werden verschiedene Spezifikationen bezeichnet, die üblicherweise auf bestimmte Anwendungsgebiete ausgerichtet sind. Hierbei können durchaus mehrere Merkmale auf einen Akku-Typ gleichzeitig zutreffen.

6.1. Zyklenfest

Bei einem zyklenfesten Blei Akku handelt es sich um einen Energiespeicher, der eine hohe Anzahl an Ladezyklen ermöglicht, ohne dabei wesentlich an Kapazität zu verlieren. Der Vorteil liegt natürlich in einer hohen Lebensdauer, wobei dies eine Hersteller-Aussage ist, die in der Praxis von weiteren Faktoren abhängig ist.

6.2. wintersicher / frostsicher

Die Aussage eines wintersicheren Blei-Akkus ist im Grunde eine unnötige und ungerechtfertigte Werbemaßnahme der Hersteller. Das flüssige Elektrolyt, die Schwefelsäure-Wasser-Mischung, gefriert bei einem voll geladenen Blei Akku erst bei Minus 65 Grad Celsius und selbst nur halb geladene Akkus frieren erst bei Minus 37 Grad Celsius ein. Allerdings verlieren Akkus bei zunehmender Kälte rapide an Leistung, dem kann nur durch weitere Maßnahmen wie einer gesonderten Isolierung entgegengewirkt werden.

6.3. wartungsfrei

Als wartungsfrei werden geschlossene Akkus bezeichnet, die eine nachträgliche Befüllung mit destilliertem Wasser oder Säure beziehungsweise eine Überprüfung des Säurestandes nicht ermöglichen. In der Regel handelt es sich hierbei um Vlies- oder Gel-Akkus, die sich durch ihre Stoß- und Rüttelfestigkeit auszeichnen, bei denen zudem keine Säureschichtung entstehen kann und, je nach Herstellervorgabe, auch den Einbau in Seitenlage erlauben. Natürlich unterliegen auch wartungsfreie Akkus verschiedenen Einflüssen, die ihre Leistungsfähigkeit beeinträchtigen können.

6.4. Ventil / Sicherheitsventil

Das Ventil oder Sicherheitsventil ist ein Merkmal vorzugsweise verschlossener, wartungsfreier Blei Akkus. Wartungsfreie Blei Akkus werden ohne dieses Sicherheitsventil nicht hergestellt. Das Sicherheitsventil gewährleistet bei übermäßiger Gasung, etwa durch unsachgemäße Ladung, das in dem Akku kein Überdruck entsteht, der zu einer Explosion führen könnte.

6.5. Überladeschutz

In einigen Akku-Typen wird ein Überladeschutz verbaut, der verhindert, dass während der Ladung die Spannung über ein bestimmtes, schädigendes Maß ansteigt. Bei einem 12-V-Akku wären dies etwa mehr als 13,8 V. Dadurch lassen sich beim Ladevorgang eine Überhitzung und damit eine einhergehende übermäßige Ausgasung vermeiden, die den Akku zerstören und schlimmstenfalls explodieren lassen. Gute Ladegeräte besitzen gleichfalls einen Überladeschutz.

6.6. Tiefentladeschutz

Bei einem Akku mit Tiefentladeschutz verhindert dieser die weitere Energieentnahme über die Entladeschlussspannung hinaus. Würde ein Blei Akku vollständig entladen, würde es ihn irreparabel schädigen. Bei einem Blei Akku beträgt die unterste Grenze der Spannung, die Entladeschlussspannung, 1,75 V pro Zelle, umgerechnet auf einen 12-V-Akku mit einer Vollladung von 13,8 V wären das etwa 10,5 V.

7. Blei Akku und Zubehör

Um alle Vorteile eines Blei Akkus über einen langen Zeitraum nutzen zu können, ist es sinnvoll, verschiedenes Zubehör zu verwenden, das einerseits Auskunft über die aktuelle Leistungsfähigkeit des Akkus gibt und andrerseits dabei hilft, den Akku in einem möglichst optimalen Zustand zu halten.

7.1. Elektrotester / Multimeter

Mithilfe eines Elektrotesters oder eines Multimeters lassen sich je nach Gerät verschiedene Zustände an einem Blei Akku messen. Ein einfacher Elektrotester ist in der Regel so aufgebaut, dass damit die Spannung (V) eines Akkus unter oder ohne Last gemessen werden kann. Ein Multimeter besitzt bereits eine wesentlich größere Spannbreite bezüglich der Messverfahren, benötigt aber auch eine gewisse Einarbeitung in die richtige Anwendung. Üblicherweise erlaubt ein Multimeter die Messung von Volt in Gleichstrom und Wechselstrom, Ampere (Kapazität) und Ohm (Widerstand).

7.2. Säureheber

Zur Feststellung der Schwefelsäuredichte in wartungsarmen Blei Akkus kann ein sogenannter Säureheber verwendet werden. Mit diesem kann die aktuelle Konzentration an Schwefelsäure im Elektrolyt eines Akkus ermittelt werden. Dieser Wert gibt Aufschluss über die Kapazität des Energiespeichers, dargestellt auf dem Säureheber entweder in Zahlen oder vereinfacht mit Symbolen.

7.3. Desulfator / Pulser / entsulfatieren

Ein Desulfator ist ein Gerät, das mittels kurzer Stromstöße, etwa 100 bis 120 mA (Milli-Ampere), die Sulfatierung an den Platten (Zellen) eines wartungsarmen Blei Akkus auflöst und auf diese Weise den Energiespeicher regeneriert. Der Desulfator wird hierzu an Plus- und Minus-Pol des Akkus angeschlossen und nutzt zur Bildung der notwendigen Stromspitzen die Kapazität des Akkus. Die Impulse werden in vorgegebenen Zeitabständen ausgesandt. Die Wirkung eines Desulfators, oft auch als Pulser bezeichnet, ist umstritten, da es aktuell keine belegbaren Testreihen gibt, die einer Überprüfung standhalten. Es gibt viele Befürworter der Methode zur Regenerierung schwacher Blei Akkus, aber auch viele Gegner.

7.4. Balancer

Ein Balancer dient dem Ausgleich der Spannungen von Zellen in einem oder mehreren in Reihe beziehungsweise Parallel geschalteten Blei Akkus oder anderer Bauformen von Energiespeichern. Die einzelnen Zellen eines Akkus, ein 12-V-Akku besitzt beispielsweise 6 Zellen, unterliegen in ihrer Leistung und Kapazität Schwankungen. Dabei ist die jeweils schwächste Zelle ausschlaggebend für die Gesamtleistung eines oder mehrerer in Reihe geschalteter Akkus. Mit einem Balancer werden die unterschiedlichen Spannungszustände in den Zellen ausgeglichen.

8. Einsatzgebiete

Aufgrund der unterschiedlichen Unterbringung beziehungsweise Befestigung werden in ebikes oder Pedelecs nur auslaufsichere Blei-Gel- oder Blei-Vlies-Akkus verbaut. Sie zeichnen sich hierbei durch ihre Zuverlässigkeit, durch gute Wirkungsgrade und durch eine hohe Recyclingfähigkeit im Verhältnis zu anderen Energiespeichern aus. Der Nachteil ist ihr relativ hohes Gewicht.

8.1. E-Roller

Für einen E-Roller werden überwiegend Gel- oder Vlies-Blei-Akkus verwendet, da die Pole im Einschubschacht des Rollers oft unten oder seitlich angebracht sind, was eine Auslaufsicherheit des Akkus notwendig macht. Gerade die Akkus von E-Rollern sind zyklenfest ausgelegt und sollten aufgrund der meist nur sehr kurzen Fahrten häufig geladen werden, um die Spannung hochzuhalten und somit einer vorzeitigen Sulfatierung vorzubeugen.

8.2. e-motorräder

Blei Akkus sind bei den wenigen Herstellern von E-Motorrädern aufgrund ihres Gewichts nicht relevant. Zur Anwendung kommen hier ausschließlich Lithium-Ionen-Batterien.

8.3. E-Autos

In modernen E-Autos kommen Blei-Akkus durch ihr hohes Gewicht bei relativ geringer Energiedichte nicht mehr zum Einsatz. Lediglich in gewerblich genutzten Fahrzeugen wie etwa Gabelstapler zeichnen sich Blei-Akkus durch ihre Wirtschaftlichkeit aus, wobei gerade beim Stapler der große Akkumulator gleichzeitig als Gegengewicht dient.

8.4. im normalen Auto

Nach wie vor ist der Blei-Akku der am häufigsten verwendete Energiespeicher in Pkw und auch Lkw. Gerade Nass-Akkus zeichnen sich durch die schnelle Bereitstellung hoher Startströme aus. Wer trotzdem vom wartungsarmen Blei-Akku zum wartungsfreien Gel- oder Vlies-Akku wechseln möchte, sollte beachten, dass der Laderegler des Fahrzeuges darauf eingestellt oder gleichfalls gewechselt werden muss.

8.5. Boot

Auf Booten sollte aus Sicherheitsgründen, Schwankungen durch hohen Wellengang, nur Blei-Gel-Akkus oder Vlies-Akkus verwendet werden. Als Ideal zeigen sich hier AGM Akkus beziehungsweise Vlies-Blei-Akkus, die hohe Startströme liefern sowie sicher und wirtschaftlich in der Anschaffung sind.

8.6. Flugzeug

Bei einem Flugzeug bestehen bezüglich des Einsatzes des Akkus ähnliche Ansprüche und Voraussetzungen wie bei einem Boot. Hier bewähren sich Vlies-Blei-Akkus oder AGM Akkus durch ihre Zuverlässigkeit, gepaart mit Sicherheit und einem guten Preis-Leistungs-Verhältnis.

8.7. im Haus (z. B. Solarspeicher)

In den letzten Jahrzehnten hat sich in Deutschland die Speicherung von Solarstrom etabliert. Hierzu finden sogenannte Solar-Batterien in Form speziell konstruierter Blei-Akkus aufgrund ihrer Wirtschaftlichkeit den vielfältigsten Einsatz.

9. Recycling / entsorung

Blei Akkus zeichnen sich nicht nur durch ihre Wirtschaftlichkeit im Betrieb aus. Ihr relativ einfacher Aufbau erlaubt ebenso ein hervorragendes und fast rückstandsloses Recycling nach der ordnungsgemäßen Entsorgung durch den Nutzer, wenn der Akku nicht mehr benötigt wird.

9.1. Entsorgung

Blei Akkus oder Blei-Gel-Akkus genauso wie Vlies- beziehungsweise AGM-Akkus dürfen zur Entsorgung nicht in den Hausmüll getan werden. Dies gilt im Übrigen für jede Form und Bauart von Akkus oder Batterien. Akkus und Batterien müssen entweder bei kommunalen Sammelstellen für Gefahrstoffe, einem entsprechenden Händler oder direkt dem Hersteller zurückgegeben werden. Für Fahrzeugbatterien oder auch Solarstrom-Batterien besteht das sogenannte Batteriegesetz (BattG).

9.2. Pfandpflicht Fahrzeugbatterien

Händler, die Fahrzeug-Akkus oder Solarstrom-Akkus vertreiben, sind verpflichtet, entweder einen Alt-Akku entsprechender Größe vom Käufer entgegenzunehmen oder ein Pfand in Höhe von 7,50 Euro auf den Kaufpreis zu erheben. Dieses Pfand kann bei Rückgabe des Akkus wieder eingelöst werden. Im Online-Versand gilt die Regelung, dass ein Käufer die Entsorgung eines Akkus bei einer kommunalen Gefahrstoffsammelstelle bestätigen lassen kann und mit diesem Nachweis das beim Online-Kauf erhobene Pfand durch den Händler zurückerstattet wird.

9.3. Recycling

Das Recycling eines Blei Akkus erfolgt in mehreren Schritten und beginnt mit der Zerkleinerung und Separierung der einzelnen Materialien und Stoffe. Rund 60 % eines Akkus macht hierbei das Blei in Form von Zellplatten, Gitternetzen oder Bleischlamm aus. Das Blei eines Blei-Akkus wird vollständig recycelt und wieder in den Wirtschaftskreislauf zurückgeführt. Auch das Gehäuse aus Polypropylen wird aufbereitet und dient später als Kunststoffgranulat für die Herstellung weiterer Produkte. Die Schwefelsäure im Elektrolyt wird konzentriert oder entschwefelt und dient später der Waschmittel- und Glasindustrie als Rohstoff. Nur sehr geringe Mengen an Rückständen kommen als Sonderabfall in entsprechende Verbrennungsanlagen.