Deine Batterie, Das Unbekannte Wesen...



Obwohl die Batterie zu den „Brot und Butter“ Teilen eines Motorrades gehört, gibt es immer wieder Missverständnisse und Fehlbehandlungen. Um etwas Licht ins Dunkel zu bringen haben wir hier die wichtigsten Fakten zusammengefasst.

Im Motorrad werden vier verschiedene Batterietypen verwendet:

  1. Die klassische Blei-Säure-Batterie
  2. Die AGM Blei-Säure-Batterie
  3. Die Gel-Batterie
  4. Die Lithium-Ionen-Batterie


Im Grundsatz funktionieren die ersten 3 Batterietypen gleich. Nur die Lithium-Ionen-Batterie hat eine ganz andere Funktionsweise und bildet somit die einzige Ausnahme.

Ein Bleiakkumulator besteht aus einem säurefesten Gehäuse und zwei Bleiplatten bzw. Plattengruppen, von denen die eine als positiv und die andere als negativ gepolte Elektrode dienen, sowie eine Füllung aus 38%iger Schwefelsäure als Elektrolyt. Bei der handelsüblichen Ausführung sind die Elektrodenplatten dicht ineinander geschachtelt, dazwischen befinden sich Separatoren zum Beispiel aus perforiertem, gewelltem PVC, die eine direkte gegenseitige Berührung, was zu einem Kurzschluss führen würde, verhindern. Die Anschlüsse und Verbindungslaschen bestehen bei Starterbatterien aus Blei.

Starterbatterien sind Reihenschaltungen von Bleiakkumulator-Zellen, die jeweils eine Nennspannung von 2,12V aufweisen. Um eine Nennspannung von 6V bzw. 12V zu erreichen, bedarf es daher der Reihenschaltung von drei bzw. sechs solcher Zellen zu einer Batterie.

Im entladenen bzw. neutralen Zustand lagert sich an beiden Elektrodengruppen eine Schicht aus Bleisulfat an. Im aufgeladenen Zustand bestehen die positiven Elektroden aus Bleioxid, die negativ gepolten Elektroden aus fein verteiltem, porösem Blei (Bleischwamm).

Bleiakkumulatoren sollten nicht tiefentladen (Zellenspannungen unter 1,8V) werden, da dies zu irreparablen Schäden führt und den Akkumulator unbrauchbar machen kann. Die vertretbare Entladung sollte 80% Kapazitätsentnahme nicht übersteigen, dies entspricht einer Elektrolytdichte von ungefähr 1,16 g/cm³. Unter diesem Wert gilt ein Akku als tiefentladen und ist möglichst umgehend geeignet aufzuladen.

Das ist ein Grund, weshalb viele Batterien nach der Winterstandzeit reklamiert werden. Die Selbstentladung einer Blei-Säure-Batterie liegt bei ca. 0,3V pro Monat d. h. nach 5-6 Monaten Standzeit „fehlen” 1,5-1,8V und die Batterie befindet sich an der kritischen Entladungsgrenze. Wenn jetzt die Batterie, ohne sie vorher aufzuladen, mit dem E-Starter belastet wird, ist die Batterie irreparabel beschädigt. Im günstigsten Fall kann man sie noch aufladen, ist aber nach 3-4 Tagen wieder leer.

Ein weiterer Grund warum Batterien im Frühjahr defekt sind, obwohl sie erst im Jahr davor gekauft wurden ist, dass diese im Winter eingebaut blieben und nicht frostfrei standen. Weil die Schwefelsäure mit Wasser gemischt ist, kann ein Akku auch einfrieren. Wann das passiert, hängt vom Ladezustand ab. Es gilt in etwa: Batterie voll bei - 65 °C, halbvoll bei - 25 °C, leer bei - 10 °C.je tiefer die Starterbatterie abgekühlt ist, desto geringer ist ihre Kapazität. Bei - 18°C steht nur noch etwa die Hälfte der normalen Kapazität zur Verfügung.

Ungefährer Ladezustand:

12,65V 100%
12,45V 75%
12,24V 50%
12,06V 25%
11,89V 0%


Schlammbildung und Gitterkorrosion

Die ständige Ladung und Entladung im Betrieb sorgt für eine ständige chemische Veränderung des eingepressten Bleis, Bleidioxids oder Bleisulfats. Das führt zwangsläufig zur allmählichen Lockerung der Pressung. Ähnliches geschieht durch Erschütterungen beim Fahren. Die eingepressten Stoffe fallen aus und bilden einen Bodensatz (Bleischlamm). Das zunehmende Ausrieseln der Gitter bedeutet einen zunehmenden Kapazitätsverlust. Diese Erscheinung wird als Verschlammung der Zellen bezeichnet und bedeutet das Ende eines Bleiakkus. Am Boden von Starterbatterien mit flüssigem Elektrolyten sind Mulden vorhanden, in denen sich der „Schlamm’ sammelt. Irgendwann sind diese jedoch voll und der Bodensatz berührt die Zellen. Das bewirkt den Zellenschluss einer oder mehrerer Zellen. So ein Defekt kann auch plötzlich entstehen, wenn eine bereits verschlammte Batterie ruckartig oder nicht waagerecht transportiert wird bzw. schräg hingestellt wird.

Ladespannung und „Gasen“

Die Ladespannung sollte bei einer Temperatur von 15-25 °C im Bereich von 13,8 - 14,4 Volt liegen. Der Ladestrom sollte idealerweise ein Zehntel des Wertes der Batteriekapazität betragen (z. B. 4 A bei einer Batterie mit einer Kapazität von 40 Ah). Liegt die Ladespannung über 2,4V pro Zelle (bei 12-V-Batterien sind das insgesamt max. 14,4V), beginnt die Gitterkorrosion, die sich durch „Gasen” bemerkbar macht. Das ist auch der Grund dafür, dass Batterien nicht bis zur Vollladung, mit hohen Strömen geladen werden sollen. Ein Schnellladegerät kann eine entladene Bleibatterie sehr schnell aufladen, allerdings nur bis zu ca. 70%, dann sollte mit geringen Ladeströmen weitergeladen werden, um Gitterkorrosion zu vermeiden.

Standschaden

Wird ein Fahrzeug längere Zeit nicht benutzt, ist ein Standschaden durch eine selbstentladene Batterie möglich. Dabei wird an beiden Platten Bleisulfat in Form von winzigen Kristallen gebildet. Diese haben eine große Oberfläche, die beim Laden eine schnelle Reaktion ermöglicht, aber die unangenehme Eigenschaft haben, dass sie zusammenwachsen. Wenn die Batterie längere Zeit mit geringer Spannung ruht, bilden sich große, harte Kristalle. Diese haben eine vergleichsweise geringe Oberfläche, was gleichbedeutend mit geringerer Kapazität ist, und sind fast nicht mehr durch Ladung (Umwandlung von Bleisulfat zu Bleioxid) zu zerstören. Das bedeutet einen größeren Verlust an Kapazität. Man spricht in diesem Fall von ‚,grobkristalliner Sulfatierung”. Sie führt schließlich zum Totalausfall der Batterie. Dies ist in etwa auch der Prozess der beim natürlichen Altern der Batterie abläuft (Gitterkorrosion). Um eine grobkristalline Sulfatierung zu verhindern bzw. rückgängig zu machen, führen wir Ladegeräte mit Desulfatierungsmodus wie das Opitmate 4 dual oder das Motobatt PDCFB bzw. PDCWB in unserem Programm.

Welche Art von Batterien gibt es?



Die Blei-Säure-Batterie

Klassische Blei-Säure-Batterien werden unbefüllt und trocken vorgeladen geliefert. Sie müssen zur Aktivierung mit Säure befüllt und geladen werden. Bei herkömmlichen Bleiakkus muss regelmäßig in der Wartung destilliertes Wasser in den einzelnen Zellen nachgefüllt werden, das im Zuge der Gasung oder bei Erwärmung verdunstet und dabei auch die Säurekonzentration verändert. Dies ist bei verschlossenen Akkus nicht möglich und auch nicht notwendig.

Die AGM Blei-Säure-Batterie

Hier nehmen bei der Erstbefüllung spezielle Microglasfasermatten zwischen den Bleiplatten die Batteriesäure auf. Das Verhältnis Säurefüllmenge zur Aufnahmekapazität dieser Glasfaser - oder Vliesmatten ist so abgestimmt, dass die Säure komplett im Vlies gebunden wird, jedoch der Sättigungsgrad des Vlieses nicht vollständig erreicht wird - deshalb auch der beiliegende Säurepack. Nur dadurch ist gewährleistet, dass die Batterie innen dauerhaft nahezu trocken und - bei gewissen Typen - auslaufsicher ist.

Eine versiegelte MF-Batterie hat keinen Entlüftungsschlauch, weil bei richtiger Ladung nur Sauerstoff entsteht (im Gegensatz zu herkömmlichen Batterien, die auch Wasserstoff freisetzen). Dieser reagiert an der Minusplatte mit dem dort gebundenen Wasserstoff und verwandelt sich wieder in Wasser. So bleibt der Flüssigkeitsstand der Batterie stets konstant.

Bei Überladung eines verschlossenen Bleiakkus, etwa bei defektem Laderegler oder falschem Ladegerät, wird an der positiven Elektrode ein Überschuss Sauerstoff und an der negativen Elektrode Wasserstoff erzeugt, der nicht mehr rekombinieren kann, weil die Gase durch das Überdruckventil entweichen und der Akku mit der Zeit austrocknen kann. Da ein Nachfüllen des Elektrolyten nicht möglich ist, erfordern verschlossene Bleiakkus somit ein angepasstes Ladeverfahren.

Die Ladung von VRLA- und Gel-Batterien sollte nur mit Ladegeräten vorgenommen werden, die eine lUoU-Kennlinie (z. B. Optimate 4 Dual, Motobatt PDCFB, PDCWB) verfügen. AGM Batterien werden trocken vorgeladen mit separatem Säurepack oder (FA) Factory activated d. h. befüllt geliefert. Außerdem werden sie mit Belüftung (spillable) z.B. Yuasa YTX-Typen und ohne Belüftung (nonspillable) alle Motobatt Batterien und z.B. Yuasa YTZ, geliefert. Nur die nonspillable Variante kann liegend aber nicht über Kopf eingebaut werden.

Die Gel-Batterie

Ein Gel-Akkumulator ist eine Bauform des Bleiakkumulators, bei dem durch Zusatz von Kieselsäure der Elektrolyt (flüssige Schwefelsäure) gebunden wird. Weil diese Art Akku vollständig verschlossen ist, ist es daher auch nicht möglich Wasser nachzufüllen. Diese Bauart wird auch als SLA-Akku bezeichnet und kann liegend, aber nicht über Kopf, eingebaut werden. Der Innenwiderstand von Gel-Bleiakkus ist höher als bei vergleichbaren nicht verschlossenen Bleiakkus. Sie sind daher weniger geeignet, hohe Ströme zu liefern, wie sie bei der Anwendung als Starterbatterie erforderlich sind. Für Motorräder sind Gelakkus trotzdem verfügbar, weil sie nur einen „Hauch” Kieselsäure enthalten und deshalb in den Eigenschaften auch kaum Unterschiede zur AGM Batterie aufweisen.

Lithium-Ionen-Batterie

Die Lithium-Ionen-Batterie zeichnet sich durch hohe Energiedichte aus. Sie ist thermisch stabil, unterliegt keinem Memory-Effekt und hat eine sehr geringe Selbstentladung. Daher verlieren sie auch nach mehreren Jahren im Einsatz und zigtausenden Lade- und Entladezyklen nur einen sehr geringen Teil ihrer Kapazität und Leistung. Ein weiterer Vorteil ist, dass sie sehr schnell aufladbar und vergleichsweise leicht sind. Li-Ionen-Akkus reagieren sehr empfindlich auf zu hohe Spannung. Über ca. 14,8V kann die Batterie überhitzen und im Extremfall explodieren. Da es Motorräder gibt, deren Regler erst oberhalb von 15V abregeln, ist nicht jedes Motorrad für die Verwendung von Lithium-Ionen-Batterien geeignet. Das ist auch der Grund weshalb keine Ladegeräte mit Desulfatierungsmodus zum Aufladen verwendet werden dürfen, denn in diesem Modus wird kurzfristig mit bis zu 23V geladen. Ein für Blei-Säure- und Lithium-Ionen-Batterien verwendbares Ladegerät ist das Motobatt PDCFB (#MS17-113-279).

Ebenso ist eine tiefentladene Lithium-Ionen-Batterie unrettbar defekt, denn mit hoher Wahrscheinlichkeit haben sich Brücken gebildet, die zu einem Kurzschluss führen. Die Zelle wird instabil und erhitzt sich stark. Es besteht Brandgefahr.

Bei niedrigen Temperaturen verlieren Lithium-Ionen-Batterien schneller ihre Leistung als Blei-Säure-Batterien, können jedoch z. B. durch ein schalten des Lichts schnell wieder erwärmt werden und die Leistung steht wieder zur Verfügung. Im Gegensatz dazu müssen Blei-Säure-Batterien dann ans Ladegerät.

Obwohl die Preise bereits stark gesunken sind, ist eine Lithium-Ionen Batterie immer noch ca. doppelt so teuer wie eine Blei-Säure-Batterie.

Wissenswertes

Zwei wichtige Begriffe zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit einer Batterie sind die Startstromwerte, die auch in vielen Katalogen angegeben werden.

1. Startstrom, CA

Der englische Fachbegriff für Startstrom Ist ,,cranking amps”, aus dem sich die Abkürzung CA ableitet. Der Startstrom gibt den maximalen Strom an, den die Batterie bei 0 °C für eine Dauer von 30 Sek. liefern kann, bei dem jede einzelne Zelle noch eine Spannung von 1,2V aufweist.

2. Kaltstartstrom, CCA

Der englische Fachbegriff für Kaltstartstrom ist ,,cold cranking amps”, davon leitet sich die Abkürzung CCA ab. Der Kaltstartstrom gibt den maximalen Strom an, den die Batterie bei - 18°C für eine Dauer von 30 Sek. liefern kann. Dabei weist jede einzelne Zelle noch eine Spannung von 1,2 Volt auf. Nach dem deutschen Institut für Normung (DIN) sollte die Gesamtspannung nach 30 Sek. noch 9V betragen.

Beispiel: Eine 12-V-Batterie mit 300 CCA sollte einen Kaltstartstrom von 300 A für mindestens 30 Sek. bereitstellen, wobei die Spannung auf mindestens 7,2V absinken darf (6 Zellen à 1,2V).