Z1, Akkumulatoren
Z1, Register 3, Batterien / Akkumulatoren
Z1, Register 3, Batterien / Akkumulatoren
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Kartei Details
| Karten | 18 |
|---|---|
| Sprache | Deutsch |
| Kategorie | Mechatronik |
| Stufe | Andere |
| Erstellt / Aktualisiert | 25.07.2025 / 26.07.2025 |
| Weblink |
https://card2brain.ch/cards/20250725_z1_akkumulatoren
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Was ist eine Batterie?
- Galvanische Elemente wandeln chemische Energie in elektrische Energie um.
- Sie bestehen aus zwei verschiedenen Metallen in einer elektrolytischen Lösung.
Was ist die Zellenspannung?
- Potentialdifferenz der beiden unterschiedlichen Elektroden gegenüber dem Elektrolyten
Was ist der Unterschied eine primär zu einer sekundär Zelle
- Primärzellen (Batterie):
- eine Batterie (galvanisches Element) das nur einmal entladen werden kann
- elektrochemischen Reaktionen sind praktisch nicht umkehrbar
- Sekundärzellen (Akkumulator):
- Batterie mit umkehrbarer (reversibler) chemischer Reaktion
- Elektrolysevorgang wird eine Strommenge eingeladen, die sich im Entladevorgang wieder aus der Zelle entnehmen lässt
Chemische Vorgänge bei Ladung und Entladung
Kennst du die Übersicht der Bauarten von Fahrzeugbatterien?
- Blei Säure Batterie (Wartungsfrei nach EN)
- Elektrolyt ist flüssig, verdünnte Schwefelsäure
- Einfüllstopfen für Säure bzw. destilliertes Wasser
- Blei Säure Batterie (Absolut wartungsfreie Starterbatterie)
- verdünnste Schwefelsäure als Elektrolyt
- Blei Säure Batterie-EFB (EFB: Enhanced Flooded Battery)
- verdünnte Schwefelsäure als Elektrolyt
- Anzahl möglicher Zyklen = 250
- Start-Stopp-Geeignet
- Blei Säure AGM-Batterie (AGM Absorbent Glas Mat)
- Elektrolyt ist fest
- Anzahl möglicher Zyklen = 330
- Start-Stopp-Geeignet
- rüttelfester
- Blei Säure Gel-Batterie
- Elektrolyt ist fest
- Anzahl möglicher Zyklen = 500
- seltener Einsatz als Starterbatt.
- kompakte Bauweise
- hoher Kurzschlussstrom
- Lithium-Ionen- Batterie
- Elektrolyt ist fest
- Anzahl möglicher Zyklen = 3'000
- teuer / Sporwagen
- geringes Gewicht
- hohe Stromabgabe
Eigenschaften, Vor- und Nachteile einer Standard-Nassbatterie?
- Plusgitter-Legierung: Blei / Antimon
- Minusgitter-Legierung: Blei / Kalzium
- Nur «wartungsfrei nach EN»
- Wasser nachfüllen über Schraubdeckel
- veraltet
Eigenschaften, Vor- und Nachteile einer Standard-Kalzium Nassbatterie?
- Plusgitter-Legierung: Blei / Kalzium / Zinn oder Silber
- Minusgitter-Legierung: Blei / Kalzium
- + absolut wartungsfrei --> kein Wasser nachfüllbar
- + Standardbatterie bei vielen Fahrzeugen (nicht für Start-Stopp Systeme geeignet)
- Kleinere Selbstentladung, kleiner Wasserverbrauch
- Bei Überladung --> Knallgasbildung
- Häufiges Laden-Entladungen = Säureschichtung, Kapazität nimmt ab
Eigenschaften, Vor- und Nachteile EFB ?
- EFB-Batterie (Enhanced Flooded Battery = verbesserte geflutete Batterie)
- positive Platte mit einem Polyester-Scrim (grobes Polyester-Vlies) umgeben
- Aktivmasse bekommt dadurch zusätzlichen Halt
- verlängert Lebensdauer
- + Hohe Zyklenfestigkeit --> für Fahrzeuge mit Start-Stopp-Automatik
- + Rüttelfest
- + Korrisionbeständiger
- + Absolut Wartungsfrei
- + Weniger Wärmeempfindlich
- + Weniger Säureschichtung
- - Wasserverlust bei Überladung
Eigenschaften, Vor- und Nachteile von AGM-Batterien?
- AGM-Batterie (Absorbent Glass Mat = absorbierendes Glasvlies)
- Elektrolyt in einem porösen Mikroglasvlies absorbiert (aufgesaugt)
- Befindet sich anstatt separatoren zwischen Plus- und Minus-Platten
- + Höhere Zyklenfestigkeit
- + Höhere Rüttelfestigkeit
- + Ideal auch für Fahrzeuge mit Rekuperation
- + Höhere Kaltstartwerte
- + Höhere Belastbarkeit
- + Höhere Leistungsdichte
- + Geringere Selbstentladung
- + Längere Lebensdauer
- + Auslaufsicher
- - teuer
- - keine hohen Temperaturen
Eigenschaften, Vor- und Nachteile von GEL-Batterien?
- flüssige Schwefel- und Kieselsäure verwendet, Platten vollständig "geflutet"
- vernetzen sich alle Gel-Teilchen untereinander und schliessen die Säure in eine Gitterstruktur ein.
- Bleigitter mit Kalzium, dadurch abolut wartungfrei
- + Sehr hohe Zyklen- und Rüttelfestigkeit
- + lange Lebensdauer
- + Tiefentladungsfest
- + kippsicher, extrem gasungsarm
- + höhere Temperaturen, da gute Wärmeabfuhr
- - sehr teuer
Was für Arten von Lithium-Ionen-Batterien gibt es?
- NMC
- Nickel-Mangan-Cobalt-Oxide
- NCA
- Lithium-Nickel-Cobalt-Aluminium-Oxid
- LFP
- Lithium-Eisenphosphat
- NiMH
- Nickel-Metallhydrid (nicht wirklich Li-Ion)
Aufbau einer Lithium-Ionen-Batterie?
- Pluspols besteht aus Aluminium und ist mit einer Schicht aus Metalloxiden (siehe Tabelle)
- Minuspols besteht aus Kupfer und ist mit einer Grafitschicht überzogen.
- Elektrolyt ist wasserfrei und besteht aus einer Alkohol-Mischung mit Lithiumsalze.
- Zwischen den Elektroden befindet sich ein Separator aus Ionen durchlässigen Kunststoff oder Keramik.
Zusammenfassung Vorteile / Nachteile Li-Ionen Batterien
- Vorteile Lithium-Ionen Batterie:
- Hohe Leistungs- und Energiedichte
- Hohe Zell-Spannung (dreimal so hoch wie ein NiMH Akku)
- Hoher Wirkungsgrad: ca. 90 %
- Hohe Lebensdauer
- Geringe Selbstentladung
- Kein Memory-Effekt
- Nachteile Lithium-Ionen Batterie:
- Grosse Temperaturempfindlichkeit
- Hohe Empfindlichkeit gegen Überladung
- Hohe Empfindlichkeit gegen Tiefentladung
- Hohe Empfindlichkeit gegen mechanische Belastungen
- Bei Beschädigungen kann Elektrolyt austreten und Wasser eindringen
Was sind zyklische Belastungen?
- Nur sporadischer Fahrzeuggebrauch (die Batterie wird während den Stillstandszeiten durch die Ruhestromverbraucher entladen)
- Taxibetrieb
- Statdlinienbusse, Nutzfahrzeuge mit Hebebühne, Nutzfahrzeuge mit Kühlaggregaten
- Nutzfahrzeuge mit Fernfahrerbetrieb, Wohnmobile, etc.
Was ist die Kapazität einer Batterie?
- Produkt aus Stromstärke (A) x Zeit (h).
- Die Masse der aktiven Masse bestimmt im Wesentlichen die Kapazität der Batterie.
- Die Kapazität einer gegebenen Batterie hängt von folgenden Einflussgrössen ab:
- Entladestromstärke
- Temperatur (bei sinkender Temperatur nimmt Widerstand der Säure zu)
- Säuredichte
- Alter der Batterie (Masseverlust der Gitterplatten)
Was istr die Nenn- und Reserve-Kapazität?
- Nennkapazität K20:
- 20h, 5% Entladestrom bei 25° = > 1.75V Zellspannung
- Restkapazität:
- 26,7°, 25A, Zellspannung => 1.75V, 95min = RC95
Was sagt der Kälteprüfstrom aus?
- Kälteprüfstrom gibt Auskunft über die Stromabgabefähigkeit der Batterie bei Kälte.
- Er dient zur Beurteilung des Startverhaltens bei tiefen Temperaturen.
Was ist beim Ersatz einer Starterbatterie unbedingt zu beachten?
- mindestens die gleiche Kapazität
- gleiche oder die bessere Batterietechnologie
- Standardbatterie durch AGM, EFB oder AFB
- EFB durch AGM, EFB oder AFB
- AGM durch AGM, allenfalls AFB
