Batterie

Die Autobatterie, auch Starterbatterie genannt, ist ein im Fahrzeug montierter Akkumulator, der elektrische Energie für eine spätere Nutzung speichert. Eine Lichtmaschine fungiert als Generator, der die Batterie bei laufendem Verbrennungsmotor wieder auflädt. Von Verbraucher- oder auch Bordbatterien spricht man, wenn eine zweite Batterie neben der Starterbatterie ausschließlich die Bordsysteme mit Energie versorgt. Heutige Akkumulatoren basieren überwiegend auf Blei-Basis, da sich Alternativen, wie beispielsweise Lithium, aus Kostengründen bislang nicht durchsetzen konnten. Der Bedarf von neuartigen Ladereglern und neuartiger Sicherungselektronik und ein nur geringes Gewichtseinsparungspotential sind weitere Faktoren, die eine Diffusion alternativer Akkumulatoren verhindern.

Die wichtigste Aufgabe der Autobatterie besteht darin, den Anlasser des Fahrzeugs beim Starten des Verbrennungsmotors mit der notwendigen elektrischen Energie zu versorgen. Wird durch diverse Komfortfunktionen, wie der Klimaanlage oder einer Sitzheizung, mehr Energie benötigt, als die Lichtmaschine generieren kann, speist die Autobatterie zusätzliche Energie in das Bordnetz ein und garantiert einen stabilen Betrieb. Eine steigende Anzahl an Komfortfunktionen in modernen Fahrzeugen erhöht die Anforderungen an heutige Batterien. Auch bei niedrigen Wintertemperaturen muss eine Autobatterie die zum Starten des Fahrzeugs notwendige Energie zuverlässig liefern. Deshalb weisen sie einen nur geringen elektrischen Innenwiderstand auf. Die Spannung der Autobatterien in modernen Personenkraftwagen beträgt 12 Volt.

Drei etablierte Typen von Autobatterien sind Nassbatterien, Gelbatterien und AGM-Batterien.

Die gängigste Nassbatterie ist die Blei-Säure-Batterie. Die Elektroden der Batterie – in Form von Platten- sind aus Blei beziehungsweise Bleilegierungen gefertigt. Als Elektrolyt dient flüssige Schwefelsäure, welche die Platten vollständig bedeckt. Im geladenen Zustand besteht die positive Elektrode (Platte) aus Bleioxid, die negative aus blankem Blei. Während des Entladens bildet sich an beiden Elektroden fein verteiltes Bleisulfat, das sich beim erneuten Laden der Batterie in Bleioxid und Blei zurückverwandelt. Die Elektroden sind porös aufgeführt, wodurch sich ihre Oberfläche vergrößert , was den Innenwiderstand des Bleis verringert. Bei dieser Reaktion entsteht Gas, das aus der Batterie entweichen kann. Deshalb ist es bei Nassbatterien wichtig, in regelmäßigen Abständen von 1-2 Monaten den Flüssigkeitsstand der Batterie zu überprüfen und gegebenenfalls destilliertes Wasser durch die 6 an der Batterie angebrachten Schraubstöpsel nachzufüllen. Ein ausreichender Füllstand der Batterie verhindert Effizienzverluste oder Defekte. Auch bei niedrigen Temperaturen ist die Funktionsweise der Nassbatterie gut. Negativ hingegen sind das vergleichsweise hohe Gewicht und Volumen, das vergleichsweise hohe Selbstentladungslevel und das Gefahrenpotential bei Defekten: Die flüssige Schwefelsäure kann auslaufen und birgt deshalb Gefahren.

In Gelbatterien wird die flüssige Schwefelsäure der Nassbatterien, die auch hier als Elektrolyt fungiert, durch Zugabe von Kieselsäure (dadurch oft als Silizium-Gel-Säure bezeichnet) in ein Gel gebunden. Das Elektrolyt ist demnach nicht länger flüssig und birgt weniger Gefahren für Mensch und Umwelt. Zudem entstehen bei der Reaktion in der Batterie keine Gase, wodurch die Batterie wartungslos ist und ohne Bedenken in geschlossenen Räumen, wie zum Beispiel Wohnmobilen, verwendet werden kann. Weitere Vorteile dieser Batterie sind unter anderem das sehr geringe Säureschichtungslevel, wodurch andernfalls ein relevanter Kapazitätsverlust entstehen würde. Ferner ist das Batteriegehäuse dick und weist eine hohe Dichte auf: die Auslaufsicherheit wird erhöht. Das Selbstentladungslevel ist gering und die Batterie hat eine im Vergleich zu den beiden anderen Batterietypen hohe Lebensdauer, da Gelbatterien weiter entladen werden können und somit zyklenfester sind. Auch Tiefentladungen werden besser verkraftet. Deshalb sind Gelbatterien trotz der höchsten Anschaffungskosten im Bezug auf die Lebensdauer am preiswertesten. Negativ hingegen ist der vergleichsweise hohe Innenwiderstand, der sich negativ auf die Kaltstartleistung  auswirkt. Darunter versteht man die elektrische Energie, die eine neue, voll geladene Batterie bei einer bestimmten Temperatur für 30 Sekunden leisten kann, ohne eine festgelegte Spannung zu unterschreiten. Durch die vergleichsweise niedrige Kaltstartleistung ist die Gelbatterie als Starterbatterie weniger geeignet, da hohe Stromstärken in kurzen Intervallen, wie sie beim Anlassen des Verbrennungsmotors benötigt werden, schwieriger realisiert werden können.

AGM-Batterien (engl. „absorbing glass material“) binden die enthaltende Säure in einem Micro-Glas-Vlies, was den Vorteil hat, dass auch aus diesen Batterien keine flüssige Schwefelsäure austreten kann. Das Vlies stabilisiert die Elektrolyten, wodurch ein sehr geringer Innenwiderstand erzeugt wird, der eine hohe Kaltstartleistung ermöglicht. Dadurch eignen sich AGM-Batterien insbesondere als Starterbatterie und können in Fahrzeugen mit Start-Stop-Technologie effektiv verwendet werden.

Nachteilig sind die Eigenschaften der AGM-Batterie hinsichtlich der Tiefentladefestigkeit. Unter Tiefentladung versteht man eine Entladung der Batterie unter 20% der Maximalladung. Sollte die Ladung einer AGM-Batterie unter diesen Wert fallen, kann die Batterie Schaden nehmen, indem Ablagerungen im Vlies zu einem Leistungsverlust führen. Die Zyklenfestigkeit der AGM-Batterien ist denen der Gelbatterien unterlegen, woraus eine kürzere Lebensdauer resultiert. Preislich übersteigen AGM-Batterien die kostengünstigen Nassbatterien, Gelbatterien sind in der Anschaffung wie beschrieben am kostspieligsten, rechtfertigen ihren Preis aber durch die hohe Lebensdauer.


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