Gel-Batterien und ihre Verwendung

Blei-Säure-Batterien werden häufig sowohl als Traktionsbatterien (zum Beispiel zum Antrieb von Elektrostaplern) als auch als Starterbatterien für Autos verwendet. Unterbrechungsfreie und Notstromversorgungssysteme für Privathaushalte und Unternehmen verwenden ebenfalls Blei-Säure-Batterien.

Autonome Stromversorgungssysteme von Häusern enthalten häufig eine Batterie mit hoher Kapazität oder eine Baugruppe von mehreren hundert Amperestunden, die für eine langfristige Stromversorgung des Hauses ausgelegt ist.

Eine solche Batterie kann aus verschiedenen alternativen Stromquellen wie einem Solarpanel, einem Windgenerator und anderen aufgeladen werden, und die Batterie wird traditionell durch entladen leistungsstarker Wechselrichter, von denen die Verbraucher mit Wechselstrom der Industriefrequenz und der Standardnetzspannung versorgt werden.

Herkömmliche unterbrechungsfreie Stromversorgungen für Computer enthalten auch eine versiegelte Blei-Säure-Batterie in Amperestunden.

Die ersten Blei-Säure-Batterien verwendeten ausschließlich eine wässrige Schwefelsäurelösung, die mit destilliertem Wasser als Elektrolyt hergestellt wurde, damit Calcium- und Magnesiumsalze, die normalerweise in Wasser vorhanden sind, den Batteriebetrieb nicht beeinträchtigen. Eine solche Batterie wurde wie folgt hergestellt.

Bleigitter werden in den Elektrolyten eingetaucht, in den Bleidioxid (an der Anode, positive Elektrode) und metallisches Blei (an der Kathode, negative Elektrode) in Pulverform gepresst werden.

Zwischen den Platten befindet sich ein poröser Separator aus Polyvinylchloridpulver (Miplast), mikroporösem Ebonit (vulkanisierte Mischung aus Kautschuk mit Kieselgel und Schwefel-Mipor) oder Polyethylen, dessen Funktion darin besteht, ein Zusammenschließen der Elektroden zu verhindern.

Wenn Sie sechs solcher Zellen in einer seriellen Schaltung anschließen, erhalten Sie eine 12-Volt-Batterie. Eine größere Anzahl von Zellen ergibt eine höhere Spannung.

Starterbatterien mit flüssigem Elektrolyt werden überall in Kraftfahrzeugen verwendet. Die Besonderheit dieser Batterien ist jedoch, dass ihr flüssiger Elektrolyt leicht kochen kann, wenn über einen langen Zeitraum ein großer Strom fließt. Deshalb ist in solchen Batterien die Möglichkeit vorgesehen, Elektrolyt hinzuzufügen.

Ihre großflächigen porösen Platten ermöglichen es Ihnen, kurzzeitig einen Strom von 200-300 Ampere zu erhalten, um den Anlasser anzutreiben. Für den Langzeitbetrieb in alternativen Stromversorgungssystemen und unterbrechungsfreien Stromversorgungen sind solche Batterien jedoch von geringem Nutzen.

In den frühen 1970er Jahren entwickelten Ingenieure der amerikanischen Firma Gates Rubber Company einen neuen Typ einer versiegelten Blei-Säure-Batterie auf der Basis von absorbiertem Elektrolyt.

Die Technologie heißt AGM (Absorbent Glass Mat). Zum ersten Mal wurde mit Elektrolyt getränkte Glasfaser als Füllstoff in den Batteriefächern verwendet. Später begann sich der Elektrolyt durch Zugabe von Kieselgel (eine Mischung auf der Basis von Kieselsäurelösungen) zu verdicken, wodurch zusätzliche Poren entstanden, in denen der Elektrolyt nun besser zurückgehalten wurde und den Raum zwischen den Platten vollständig ausfüllen konnte. Ein neuer Batterietyp hat als „Gelbatterie“ große Popularität erlangt, da das Aggregat eine Gelkonsistenz aufwies.

Diese Lösung ermöglichte es uns, eine Reihe wichtiger Vorteile gegenüber Batterien mit flüssigem Elektrolyten zu erzielen. Erstens muss kein neuer Batterietyp gewartet werden, da das Gas nicht im Freien freigesetzt wird, in den Poren absorbiert wird und nichts kocht. Der Elektrolyt ändert seine Dichte weder während des Ladens noch während des Entladens. Die Teller bröckeln nicht mehr.

Die Gel-Batterie kann in absolut jeder Position arbeiten, auch auf dem Kopf stehend, nichts wird herausfließen und nicht zerbrechen. Die Ventilsteuerung verhindert das Austreten von Säure und beseitigt die Korrosion am Anschluss. Die Leistung des Gel-Akkus versagt auch bei Temperaturen bis zu minus 30 Grad Celsius nicht.

Eine Lebensdauer von bis zu 10 Jahren sowie Beständigkeit gegen Tiefenentladung - das sind die Eigenschaften, die eine Gel-Batterie zu einem vielversprechenden Werkzeug für eine effiziente Stromversorgung auf der Basis alternativer Energiegeräte machen.

Die Konstruktionsmerkmale machen die Batterie auf Gelbasis weniger anfällig für Sulfatierung als eine normale AGM-Batterie. Daher können Gelbatterien mehrere Tage lang vollständig entladen bleiben, ohne die Kapazität zu beeinträchtigen. Eine Gel-Batterie hält durchschnittlich 50% mehr Entladezyklen aus als eine normale AGM-Batterie.

Ein bekannter Hersteller solcher Batterien behauptet, dass ihre Gelbatterien 350 Entladezyklen mit einer Tiefe von 100%, bis zu 550 mit einer Tiefe von 50% und bis zu 1200 mit einer Tiefe von 30% tragen können. Dies sind hervorragende Ergebnisse, die die Betriebskosten auf ein Minimum reduzieren, unabhängig davon, ob es sich um ein autonomes Stromversorgungssystem handelt oder nicht unterbrechungsfreie Stromversorgung.

In einigen westlichen Ländern werden Gelbatterien mit Spiralplatten immer beliebter, die viel größer sein können als in kompakten Fällen.

Aufgrund des großen Wechselwirkungsbereichs der Platten können die Ströme in solchen Batterien extrem hoch sein. Bei einigen Batterien erreicht diese Zahl 800 A und sogar mehr. Der einzige schwerwiegende Nachteil aller modernen Gel-Batterien ist der hohe Preis.

Nützliche Momente für die Arbeit mit Batterien:

Messung der Batteriekapazität

Parallele und serielle Verbindung von Batterien