Batterielexikon

Fachbegriffe Batterielexikon

AGM (Absorbent Glass Mat) Spezielle Microglasfasermatten liegen zwischen den Bleiplatten der Batterie und enthalten die komplette Batteriesäure. Dabei ist die Aufnahmekapazität der Glasfasermatten so abgestimmt, dass die Säure zwar vollständig im Vlies aufgenommen wird, der Sättigungsgrad des Vlieses aber nicht erreicht wird. Das verschlossene System ist mit einem Überdruckventil, dem VRLA (Valve Regulated Lead Acid) ausgestattet, um eventuelle Gase sicher abzuleiten.

Akkumulator ist ein wiederaufladbarer Speicher für elektrische Energie auf elektrochemischer Basis. Der Akku ist in der Lage die elektrische Energie durch Umwandlung in chemische Energie zu speichern und durch eine Rückumwandlung wieder abzugeben.

Aktives Material besteht in den positiven Platten aus Bleidioxid, das in den negativen Platten aus Bleischwamm. Beim Herstellen eines Stromkreises reagieren diese Materialien beim Laden und Entladen mit Schwefelsäure.

Ampere [A] ist die Maßeinheit für die elektrische Stromstärke in einem Stromkreis.

Amperestunden [Ah] ist die Maßeinheit für die elektrische Ladung, sprich die elektrische Ladekapazität einer Batterie. Sie ist ein Produkt aus der Stromstärke (gemessen in Ampere) und der Zeitdauer (in Stunden) des Stromflusses. Anode (positive Elektrode) ist die Gegenelektrode zur Kathode, die Elektronen abgibt und an der in Flüssiger Lösung sogenannte Oxidationsvorgänge ablaufen. Hierbei werden die Anionen (negativ geladene Ionen) entladen (Elektronenverlust). Je nach Richtung des Stromflusses in Sekundärzellen, kann jede der beiden Elektroden zur Anode werden. Die negative Elektrode wird dann die Anode bei Entladung.

Anschlusspol ist die elektrische Verbindung der Batterie zum äußeren Stromkreis. Dabei unterscheidet man zwischen Plus- und Minuspol. Der Pluspol ist mit der ersten Verbindungslasche und der Minuspol mit der letzten Verbindungslasche der in Reihe geschalteten Zellen der Batterie verbunden.

Batterie ist ein elektrochemischer Energiespeicher. Meist besteht eine Batterie aus einer Kombination von elektrochemischen Zellen. In diesen Zellen gibt es zwei, durch ionenleitende Flüssige oder feste Elektrolyte, voneinander getrennte Elektroden. In Abhängigkeit des verwendeten chemischen Systems, weisen die Batteriesysteme unterschiedliche Spannungslagen und Energiedichten auf. Wie hoch die Nennspannung ist, bestimmt das verwendete Material der Elektroden. Die speicherbare Energie wiederum ist abhängig von der Beschaffenheit und der Menge, des in der Batterie verwendeten Materials. Durch eine elektrochemische Reaktion wird nun bei der Entladung die in chemischer Form gespeicherte Energie in elektrische Energie umgewandelt. Unterschieden wird zwischen verschlossenen, geschlossenen und offenen Batterietypen.

Batteriekapazität Die die Kapazität einer Batterie, die die Batterie beim Entladen über eine festgelegte Entladedauer (Nennentladezeit tN) bei einer Nenntemperatur, Nenndichte und Nennstand der Elektrolyten abgeben kann, ohne dass die Entladeschlusspannung (UsN) unterschritten wird, nennt man Nennkapazität. In der Regel beziehen sich diese Kapazitätsangaben auf eine 10 oder 20stündige Entladung bei Bleibatterien und auf 5stündige Entladung bei Nickel- Cadmium-Batterien. Bei der Verwendung in USV-Anlagen ist wegen der kurzen Entladezeit die entnehmbare Kapazität wesentlich geringer als die Nennkapazität.

Batterien geschlossen [wartungsarm] Über Öffnungen im Batteriegehäuse kann Elektrolytflüssigkeit in den einzelnen Batteriezellen mit destilliertem und entmineralisiertem Wasser aufgefüllt werden.

Batterien verschlossen [wartungsfrei] Bei diesen Batterien ist während der gesamten Lebensdauer kein Nachfüllen von Wasser erforderlich wegen einer Gasrekombinationsrate von mindestens 95%.

Battery low Dieses Signal wird von manchen USV Anlagen als Vorwarnung über eine Schnittstellen oder über eine Relaiskarte ausgegeben und warnt vor Tiefenentladung.

Betriebsdauer ist eine für die Batterie definierte Zeitdauer, auch als Nenngebrauchsdauer bekannt. Wieviel Kapazität eine Batterie trotz Kapazitätsverlust durch Lagerung und Temperatureinwirkung noch besitzt, um Ihre Aufgabe zu erfüllen, beschreibt sie.

Bleibatterie ist eine Batterie, dessen Elektroden aus Blei bestehen und welche als Elektrolyt verdünnte Schwefelsäure benötigt.

Diffusion bezeichnet den physikalischen Prozess, bei dem es zu einer vollständigen Vermischung zweier oder mehrerer Stoffe kommt.

Elektrode besteht aus aktiver Masse und dem Ableiter. In diesem leitfähigen Gebilde erfolgen innerhalb der Zelle elektrochemische Reaktionen.

Elektrolyt ist eine chemische Verbindung, die im festen, flüssigen oder gelösten Zustand in Ionen dissoziiert ist und die sich durch den Einfluss eines elektrischen Feldes gerichtet bewegt.

Elektronen sind negativ geladene Elementarteilchen.

Endpolart gibt die Art des Batterieanschlusses an.

Energie Beschreibt die in Wattstunden ausgedrückte Arbeit, die Spannung und Kapazität zusammen ausrichten. Je mehr Energie eine Batterie besitzt und abgeben kann, desto mehr Arbeit kann damit verrichtet werden.

Entladeschlussspannung ist der Spannungswert der am Ende einer Entladung an den Batteriepolen zu messen ist. In Abhängigkeit der jeweiligen Batterie wird dieser Wert vom Batteriehersteller angegeben. Wenn dieser Wert unterschritten wird, kann es zur Zerstörung der Batterie kommen. Außerdem ist die Entladeschlussspannung abhängig von der verwendeten Belastung an der Batterie. Bei einer sehr kleinen Belastung der Batterie sind in der Regel höhere Entladeschlussspannungen einzuhalten, da sonst die Batterie geschädigt werden kann.

Erhaltungsladung nennt man die erforderliche Spannung, um die Batterie im vollgeladenen Zustand zu halten. Die Standardwerte liegen bei 20°C: Bleibatterien 2,23V – 2,27V 1% je Zelle; NiCd-Batterie 1,40 V je Zelle. Dabei sind auf die Werte vom Hersteller zu achten. Sollten ab und an oder ständig abweichende Temperaturen des Standardwertes am Aufstellort der Batterie herrschen, so sollten die o.a. Werte zugunsten der Batterielebensdauer gemäß den Herstellerangaben angepasst werden.

ETN (European Type Number) Im Zeichen der Vereinheitlichung in Europa löst die Typen Nummer die DIN ab. Kfz-Batterien besitzen eine sogenante 9-stellige ETN. Diese 9 Stellen sind in 3 Gruppen mit A,B und C unterteilt. Diese Bezeichnung beinhaltet den Kaltstartstrom, Bauform, Nennspannung, Kapazität, sowie Lage des Plus- und Minuspols. Somit können Batterien mit gleicher ETN ohne Probleme ausgetauscht und gewechselt werden.

Gruppe A (Ziffern 1, 2 und 3)
Ziffer 1: Batteriespannung in Volt
0 = 6 Volt, 1 - 99 Ah
1 - 4 = 6 Volt, 100 - 499 Ah
5 = 12 Volt, 1 - 99 Ah
6 = 12 Volt, 100 - 199 Ah
7 = 12 Volt, 200 - 299 Ah
8/9 = Nummern mit Sonderstellung
Ziffer 2 u. 3: Kapazität in Ampere bei 20 Stunden Entladung

Gruppe B (Ziffern 4, 5 und 6)
Ziffer 4:
0 = Akku wurde schon mit DIN-Nummer registriert
1 = Neuregistrierung ohne DIN-Nummer
9 = wartungsfreie Batterie mit Elektrolyt welches festgelegt ist
Ziffer 5 und 6: Ableitung aus DIN, Angaben wie Rüttelfestigkeit, Bodenleisten, Bauform, Schaltung, Zyklenfestigkeit, Anordnung der Pole, etc.

Gruppe C (Ziffern 7, 8 und 9)
Ziffer 7,8,9: Kälteprüfstrom nach EN, 10 Prozent des Stromes in Ampere

In Amerika wird der Code nach der "Society of Automotive Engineers" (SAE) und in Japan nach dem "Japanese Industrial Standard" (JIS) angegeben.

Gasen kann eine Batterie, wenn es zu einer Überladung kommt. Das bedeutet, es tritt Wasserstoff aus der Batterie aus und eine Explosionsgefahr besteht.

Gasungsspannung ist die Spannung bei der der Elektrolyt einer Batterie in den gasförmigen Zustand übergeht und entweicht. Die Gasungsspannung sollte nicht zu lange anstehen, da ein erheblicher Elektrolytverlust die Folge wäre. Eine Zerstörung der Batterie ist dabei nicht auszuschließen. Die Gasungsspannung beträgt in der Regel: Bei Bleibatterien 2,4V/Zelle und bei Nickel Cadmium Batterien 1,55V/Zelle.

Gehäuse einer Batterie beinhaltet die Platten, die Verbindungslaschen zwischen den Zellen und den Elektrolyt. Es besteht aus Polypropylen oder Hartgummi. Die Maße der Batteriekästen sind in Europa markenübergreifend genormt. Das Kastenmaß besitzt immer eine Tiefe von 175 Millimetern und eine Höhe von entweder 175 oder 190 Millimeter. Nur die Länge variiert und ist abgestuft: 207, 242, 278, 315 und 353 Millimeter. (L1-L5)

Gel-Batterie beinhaltet eine GEL-Technologie. Durch das in Gel gebundene Elektrolyt besteht eine hohe Rüttelfestigkeit. Dabei sind die Elektroden fest in einem Multikomponentengel gelagert. Die gesamte flüssige Säure ist im Gel gebunden. Somit garantiert eine Gel-Batterie Zyklenfestigkeit bei etlichen Entladungssituationen. Zudem ist sie auslaufsicher. Gitter bezeichnet man die Rahmen aus Bleilegierung, die das aktive Material einer Batterieplatte unterstützen und Strom leiten.

Gleichstrom definiert elektrischen Strom, dessen Stärke und Richtung zeitlich gleich bleibt.

GRS = Stiftung gemeinsames Rücknahmesystem Deutschland. Diese Stiftung regelt bundesweit die fachgerechte Beseitigung verbrauchter Gerätebatterien. Ob gewerblicher Endverbraucher oder bis hin zum öffentlichrechtlichen Entsorgungsträger, die Serviceleistungen der GRS umfassen die Abholung, Sortierung und Verwertung alter Batterien.

Kapazität Die Fähigkeit einer voll aufgeladenen Batterie, eine bestimmte Menge an Elektrizität (gemessen in Amperestunden/Ah) mit einer bestimmten Stärke (in Ampere/A) über eine bestimmte Zeit hinweg (in Stunden/h) zu liefern (z.B. Kaltstartkapazität in Sekunden bei Kälteprüfstrom und -18 °C). Dabei unterscheidt man zwischen Nennkapazität (Kapazität, die nach Standardbedingungen und charakteristisch bestimmt wird, z.b. 20-stündige Kapazität in Ah, Reservekapazität bei Endladung mit 25 A in min) und Restkapazität (ist die bei Entladung mit Nennstrom aus einer Batterie mit unbestimmten Ladezustand z.B. nach längerer Standzeit entnehmbare Kapazität).

Kathode negativ geladene Elektrode (Minuspol). Bei der Elektrolyse erfolgt an der Kathode die Reduktion, d.h. die Elektronenabgabe (kathodische Reduktion). Es herrscht an der Kathode selbst also Elektronenmangel. Beim Stromdurchgang durch Lösungen wandern stets die Kationen, die positiven Ionen, zur Kathode.

Knallgas entsteht durch Überladung der Batterie. Dabei entsteht aus dem Elektrolyt in chemischer Weise ein hoch explosives Gemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff.

Konstantstromtabellen beinhalten die Angaben der Hersteller, bei welcher max. Entladeschlusspannung die Batterie einen konstanten Strom pro Zelle (oder pro Block) in Abhängigkeit der Zeit abgeben kann.

Korrosion ist eine zerstörerische chemische Reaktion eines flüssigen Elektrolyts mit einem reaktiven Stoff, z.B. verdünnte Schwefelsäure mit Eisen oder Rost. Kurzschluss ist eine nicht beabsichtigte Verbindung innerhalb eines elektrischen Geräts oder einer Verkabelung (an einem Verbraucher vorbei), normalerweise mit niedrigem Widerstand, die einen starken Stromfluss herstellt. Ein Kurzschluss kann in einer Zelle einer Batterie so lange andauern, dass sich die Zelle entlädt und die Batterie unbrauchbar macht.

Ladeerhaltungsspannung Die Ladespannung wird eingestellt zwischen 2,26V/Z und 2,29V/Z, je nach Art der Batterie. Diese konstante Spannung liegt an, um die Selbstentladung der Batterie auszugleichen.

Ladekennlinien unterscheiden sich je nach Batterietyp bei der Batterieladung. Welche Kennlinie das ist, finden Sie in der Bedienungsanleitung des Batterieherstellers. Man unterscheidet folgende Kennlinien:

I – Kennlinie: Ladung mit konstantem Strom. Die Ladespannung kann unkontrolliert steigen. Dadurch kann die Temperatur in der Batterie zu stark ansteigen. Das Elektrolyt würde kochen, Wasserverlust wäre die Folge. Auch würde durch die chemische Reaktion Knallgas entstehen und für ein explosionsgefährdetes Umfeld sorgen. Dieses Ladeverfahren ist nur geeignet für kleine Ladeleistungen mit wenigen Milliampere.

I/U Kennlinie: Die I/U – Kennline ist eine schonende Lademethode für Batterien. Zunächst wird mit konstantem Strom geladen bis die Erhalteladespannung erreicht ist. Danach wird mit konstanter Spannung weiter geladen.

U – Kennlinie: Ladung mit konstanter Ladespannung. Wird die Starkladespannung von 2,4V/Z erreicht, wird automatisch der Strom herunter geregelt um ein zu hohen Temperaturanstieg im Akku zu verhindern. Eine zu hohe Akkutemperatur kann zur Zerstörung des Akkus führen.

W – Kennlinie: Die Ladung erfolgt nach einer Widerstandskennlinie (W). Mit steigender Ladespannung wird der Ladestrom heruntergeregelt. Auch hier, wie bei der U – Kennlinie muss ein Temperaturanstieg durch zu hohen Ladestrom bei hoher Ladespannung verhindert werden.

Wa – Kennlinie: Das Ladeverhalten entspricht der W – Kennlinie. Jedoch wird nach einer eingestellten Zeit der Ladevorgang abgeschaltet.

Lebensdauer der Batterie ist von einigen Faktoren abhängig: Ladung der Batterie, Umgebungstemperatur, Ladezyklen, Entladetiefe. Aber auch Pflege und Wartung sollten laut der Gebrauchsanweisung regelmäßig durchgeführt werden, um eine lange Lebensdauer zu erreichen.

Lithium-Ionen sind in der Batteriezelle sowohl in der positiven Elektrode, der negativen Elektrode, als auch in dem Elektrolyt enthalten.

Masse In der heutigen Zeit wird im Fahrzeugbau bei über 99 % aller Anwendungen der Minuspol der Batterie als Masse verwendet. Üblicherweise diente die Karosserie dazu, um den Stromkreis zu schließen.

Memory-Effekt beschreibt den Kapazitätsverlust einer Batterie, indem diese sich den zuletzt zugeführten Enlade-Energiebedarf, nicht den eigentlichen, merkt. Sinkt die Zellspannung unter den Mindestbedarf, ist die Batterie nicht mehr nutzbar, obwohl sie weiterhin elektrische Energie liefern kann.

Nasse Batterien müssen gewartet werden - regelmäßige Kontrolle des Flüssigkeitsstandes und gegebenenfalls Nachfüllen mit destilliertem Wasser.

Nennkapazität Die entnehmbare Kapazität einer Batterie unter den vom Hersteller festgelegten Bedingungen. Das hat zur Folge, dass die OGi einen sehr hohen Strom in einer sehr kurzen Zeit abgeben kann. Die Zyklenzahl der einzelnen Ladungen/Entladungen beträgt dabei > 1000.

Polarität beschreibt das relative Ladungs- bzw. Spannungsverhältnis (Gegensätzlichkeit) zwischen zwei Elektroden.

Primärzelle ist eine nicht wieder aufladbare Zelle.

Restkapazität ist der Kapazitätsanteil, der nach einer Batterieentladung in der Batterie verbleibt. Je schneller eine Batterie entladen wird und je höher dabei der Entladestrom ist, desto höher ist die verbleibende Restkapazität in der Batterie.

Säuredichte wird mit einem Säureheber gemessen und gibt Aufschluss über den Ladezustand einer Blei- Säurebatterie. Bei einer vollgeladenen Batterie beträgt die Säuredichte 1,28kg/l und bei einer entladenen ca. 1,1 kg/l.

Säureschichtung kann zu Kapazitätsverlust bis hin zu Versagen der Batterie führen. Grund dafür: beim Aufladen einer Blei-Säure-Zelle entsteht in den Platten Säure von hoher Dichte. Diese läuft durch die Schwerkraft in den unteren Teil der Zelle, während Säure mit geringerer Dichte in den oberen Teil der Zelle hochsteigt.

Sekundärbatterie ist eine wiederaufladbare Batterie.

Selbstentladung wird die eigene Batterieentladung unabhängig des Verbraucheranschluss bezeichnet. Sie ist ein temperaturabhängiger, chemischer und ständiger Reaktionsprozess.

Seperator sorgt für die Isolierung zwischen der positiven und negativen Elektrode (Kathode und Anode).

Serienschaltung auch Parallelschaltung genannt, dient zur Verdoppelung der Spannung bei konstanter Kapazität. Dabei wir der Minuspol einer Batterie mit dem Pluspol der nächsten Zelle verbunden.

Sulfation beschreibt, wenn es zur Bildung von grobkörnigen Bleisulfat durch Rekristallisierung bei tiefentladenem Zustand der Blei-Batterie an den Elektroden kommt. Die Reaktionsfähigkeit der Elektrodenoberfläche verringert sich und es kann bei Erschütterungen der Batterie zu Kurzschlüssen kommen.

Tiefentladung entsteht nach vollständiger Entladung mit schwachem Strom durch Unterschreitung der Entladeschlussspannung. Tiefentladene AGM Vlies Batterien müssen nach einer Tiefentladung innerhalb von 12h wieder neu geladen werden, da ansonsten die Batterie irreparabel zerstört ist.

Traktionsbatterie ist eine Antriebsbatterie.

Überladung gilt bei einer Batterie, wenn die Ladespannung zu hoch gewählt worden ist. Beim Laden wird zunächst das gesamte Bleisulfat wieder in Blei und Bleidioxid umgesetzt, da aber der Ladestrom weiter fließt, wird nun auch das Blei des Gitters angegriffen. Dabei wird das Gitter größer und die Festigkeit der eingepressten Stoffe lässt nach.

Umgebungsbedingungen sind die Umstände, die die Batterielebensdauer deutlich einschränken können wie zum Beispiel Vibration, Schock, Umgebungstemperatur, Luftfeuchtigkeit, Aufstellhöhe usw.

USV Anlage (Unterbrechungsfreie Strom Versorgung) Bei Störungen im Stromnetz werden diese Anlagen als Notschaltung eingesetzt, um unterbrechungsfreie Stromversorgung weiter zu gewährleisten.

Volt [V] ist die Maßeinheit für elektrische Spannung.

Wartungsfreie Batterie sind die Batterien, bei der der Elektrolyt in einem Gel oder einem Mikroglasvlies (AGM) festgelegt ist und kein destilliertes Wasser nachgefüllt werden muss. Die Batterie ist verschlossen.

Watt [W] ist die Maßeinheit der elektrischen Leistung, d.h. der nutzbaren elektrischen Energie, die entsteht, wenn Elektronen durch Spannungsausgleich fließen.

Zelle speichert die elektrische Energie, wobei die Größe der Zelle durch ihre Kapazität bestimmt wird. Sie ist die kleinste Einheit einer Batterie aus positiven und negativen Elektroden, einem Separator und dem Elektrolyt. Sie bildet den Grundbaustein einer Batterie.

Zyklenfestigkeit gibt an, wie oft ein Akku ge- und entladen werden kann bis sie verbraucht ist. Eine Lithiumbatterie hat gegenüber anderen Technologien eine 10 mal höhere Lebensdauer mit einer Anzahl von bis zu 5000 Zyklen.

Zyklus ist ein regelmäßig wiederholter Vorgang von Batterieentladung und darauf folgende Batterieaufladung.