Autobatterie erklärt: Funktion, Prüfung und Fehlerbehebung

Grundprinzip der Elektrolyse

Taucht man zwei Elektroden in einen Behälter mit destilliertem Wasser und schließt sie an eine Batterie an, stellt man fest, dass destilliertes Wasser den elektrischen Strom nicht leitet. Gibt man jedoch Salz hinzu, das sich im Wasser löst, wird die Lösung leitfähig.

Leitet man für einige Minuten elektrischen Strom durch die Salzlösung, kann man eine chemische Reaktion beobachten. Diesen Vorgang nennt man Elektrolyse, und die leitfähige Flüssigkeit wird als Elektrolyt bezeichnet.

Funktionsweise eines Bleiakkumulators

Autobatterien (Bleiakkumulatoren), die den Strom für das Fahrzeug liefern, basieren auf diesem Prinzip. Sie bestehen aus Bleiplatten (Pb), die in verdünnte Schwefelsäure (H₂SO₄) als Elektrolyt getaucht sind.

• Die positive Elektrode (Kathode) ist mit Bleidioxid (PbO₂) beschichtet.
• Die negative Elektrode (Anode) besteht aus schwammartigem Blei.

Chemische Reaktionen beim Laden und Entladen

Entladevorgang

Beim Entladen reagiert das aktive Material beider Platten mit der Schwefelsäure zu Bleisulfat (PbSO₄) und Wasser. Dabei wird elektrische Energie freigesetzt.

Pb + PbO₂ + 2 H₂SO₄ → 2 PbSO₄ + 2 H₂O

Ladevorgang

Schließt man eine externe Stromquelle (z. B. die Lichtmaschine) an, wird dieser Prozess umgekehrt. Das Bleisulfat und Wasser werden wieder in Blei, Bleidioxid und Schwefelsäure umgewandelt. Die Batterie speichert elektrische Energie.

2 PbSO₄ + 2 H₂O → Pb + PbO₂ + 2 H₂SO₄

Eine einzelne Zelle eines Bleiakkumulators liefert eine Spannung von etwa 2,1 Volt. Um die für ein Auto erforderlichen 12 V zu erreichen, werden 6 Zellen in Reihe geschaltet. Ein Bleiakkumulator speichert elektrische Energie mit einem Wirkungsgrad von circa 80 %.

Überprüfung des Batteriezustands

Spannungsmessung

Die Batteriespannung wird typischerweise im Ruhezustand und unter Last (z. B. beim Starten des Motors) gemessen. Zur Messung wird ein Voltmeter verwendet.

• Ruhespannung (voll geladen): ca. 12,6 V - 12,8 V
• Ruhespannung (halb geladen): ca. 12,2 V - 12,4 V
• Ruhespannung (entladen): unter 12 V

Bricht die Spannung beim Startvorgang stark ein, kann dies auf eine schwache Batterie hindeuten.

Dichtemessung des Elektrolyten

Die Dichte der Schwefelsäure gibt ebenfalls Aufschluss über den Ladezustand. Sie wird mit einem Aräometer (Säureheber) gemessen.

• 1,27 - 1,29 g/cm³: Batterie ist voll geladen.
• 1,20 - 1,24 g/cm³: Batterie ist halb geladen.
• Unter 1,15 g/cm³: Batterie ist tiefentladen.

Häufige Fehler und Probleme bei Autobatterien

Man kann drei Hauptfehlerquellen unterscheiden:

Externe Ursachen

Diese Fehler stammen aus dem elektrischen System des Fahrzeugs. Dazu gehören eine Überladung durch einen defekten Laderegler, eine mangelhafte Ladung durch lose oder korrodierte Anschlüsse oder ein defekter Anlasser, der die Batterie übermäßig belastet.

Mechanische Beschädigungen

Hierzu zählen Risse im Batteriegehäuse durch Stöße oder starke Vibrationen sowie lockere oder beschädigte Batteriepole. Solche Schäden können zum Austritt von Elektrolyt führen.

Interne Defekte

Die häufigsten internen Probleme sind:

• Zellenschluss: Defekte Separatoren (Isolatoren) oder abgelagertes Material (Schlamm) am Boden des Gehäuses verursachen einen Kurzschluss zwischen den Platten.
• Sulfatierung: Bei längerer Tiefentladung bilden sich große, harte Bleisulfatkristalle auf den Platten. Dies verringert die Kapazität der Batterie dauerhaft.
• Verunreinigungen: Fremdstoffe im Elektrolyt können die Leistung und Lebensdauer der Batterie beeinträchtigen.