SLI-Batterien: Funktion und Anwendung
SLI-Batterien, ein Akronym für Starten, Beleuchtung und Zündung (englisch: Starting, Lighting, Ignition), sind speziell dafür konzipiert, in kurzer Zeit maximale Ströme zu liefern und dabei die Spannung konstant zu halten. Dies wird durch einen sehr geringen Innenwiderstand ermöglicht. Diese Batterien haben eine gute Lebensdauer bei flachen Zyklen, aber eine sehr begrenzte Lebensdauer bei tiefen Zyklen, etwa 12-15 Zyklen. Sie sind typischerweise in Autos sowie Diesel- und Benzin-Fahrzeugen anzutreffen.
Andere Typen von Blei-Säure-Batterien
Blei-Säure-Batterien lassen sich in zwei Hauptgruppen einteilen:
- VLA-Batterie (vented lead-acid battery): Eine überflutete oder belüftete Blei-Säure-Batterie, bei der die Elektroden in einem Überschuss an flüssigem Elektrolyten getaucht sind.
- VRLA-Batterie (valve-regulated lead-acid battery): Eine versiegelte oder durch ein Ventil regulierte Batterie, bei der der Elektrolyt in einem absorbierenden Separator oder in einem Gel gebunden ist.
Innerhalb der VRLA-Batterien gibt es zwei Haupttypen:
- AGM-Batterie (Absorbent Glass Mat): Eine AGM-Blei-Säure-Batterie ist ein Typ der ventilregulierten Blei-Säure-Batterie, die kleine Gaskanäle im Elektrolyten hat und sich durch eine erhöhte Leistungs- und Energiedichte auszeichnet.
- Gel-Zellen-Batterie: Eine moderne Gel-Batterie ist eine VRLA-Batterie mit geliertem Elektrolyten, die eine größere Widerstandsfähigkeit gegen Stoß und Vibration aufweist.
Chemie der Blei-Säure-Batterien
Das Funktionsprinzip einer Blei-Säure-Batterie lässt sich durch die chemischen Prozesse während des Ladens und Entladens veranschaulichen. Bei der Entladung findet an der Anode die Reaktion Pb + SO42- → PbSO4 + 2e– statt. Blei wird mit dem Elektrolyten zu Bleisulfat oxidiert und gibt dabei zwei Elektronen ab. Am Kathodenpol entsteht ebenfalls Bleisulfat durch die Reaktion PbO2 + SO42- + 4H+ + 2e– → PbSO4 + 2H2O, wobei eine Reduktion von Bleioxid stattfindet.
Während des Ladevorgangs kehren sich diese Prozesse um, sodass das während der Entladung gebildete Bleisulfat zu Blei und reduziertem Bleioxid oxidiert wird. Bei vollständigem Verbrauch des Bleisulfats und nicht abgebrochenem Ladevorgang beginnt die Elektrolyse des Elektrolyten. Überladung mit hohen Ladespannungen erzeugt Sauerstoff- und Wasserstoffgas durch Elektrolyse von Wasser, das entweicht. Versiegelte Batterien verfügen über Katalysatoren (Pd, Pt), in denen das Knallgas zu Wasser rekombinieren kann. Die resultierende Zellspannung lässt sich aus der galvanischen Reihe ableiten. Die Gesamtspannung der Redoxreaktion beträgt somit: E0 = 1.68V – (-0.36V) = 2.04V.
