Mit der Zeit altern Batterien und verlieren die Fähigkeit, Energie zu speichern. Blei-Säure-Batterien unterliegen zudem der Sulfatierung. Wird an der sulfatierten Batterie keine Regenerierbehandlung vorgenommen, verliert sie Kapazität, ihre Lebensdauer verkürzt sich und sie muss ersetzt werden. Die Entsorgung einer Industriebatterie hat nachteilige Folgen für die Umwelt; ihre Regenerierung dagegen erspart die Kosten einer neuen Batterie und leistet einen aktiven und bewussten Beitrag zum Umweltschutz.
Das Problem der Sulfatierung tritt bei Blei-Säure-Batterien auf, denn sie enthalten als Elektrolyt eine Lösung aus Schwefelsäure und destilliertem, entmineralisiertem Wasser. Auf den Elektrodenplatten bilden sich Bleisulfatkristalle (PbSO4), die eine Schicht ausbilden, die elektrochemische Reaktion behindern und bei den meisten Batterien einen vorzeitigen Ausfall verursachen. Dieser Vorgang wird als Sulfatierung bezeichnet.
Die Kristallbildung an den Elektroden bedeutet deren Abbau und geht zurück auf:
- unvollständige Ladungen, wenn die Batterie nicht regelmäßig vollständig nachgeladen wird
- lange Stillstandszeiten bei niedrigem Ladezustand
- Selbstentladungen
- zu niedrige Wasserstände
- eine übermäßige Erwärmung der Batterie im Betrieb.
- Tiefentladungen
Das obige Bild zeigt die Sulfatierung, links, und die Entsulfatierung, rechts, unter dem Mikroskop.
Ziel des Entsulfatierungssystems von Amperis für Industriebatterien ist die Regenerierung der Batterie und ihre Optimierung, um ihre Lebensdauer zu verlängern und Kosten zu senken.
Im normalen Betrieb der Batterie verbinden sich das Blei der negativen Platten und das Bleidioxid der positiven Platten mit der Schwefelsäure des Elektrolyts zu Bleisulfat (PbSO4). Beim Laden der Batterie kehrt sich dieser Vorgang um, die verhärteten Bleisulfatkristalle lassen sich mit einer normalen Ladung jedoch nicht zurückbilden.
Starterbatterien bestehen aus dünnen Platten, Traktionsbatterien aus Röhrchenplatten. Beide wandeln die in ihren chemischen Reagenzien gespeicherte chemische Energie über einen Redoxvorgang, also Oxidation und Reduktion, durch Elektronenaustausch in elektrische Energie um und erzeugen so eine Spannung. Beim Entladen der Batterie sulfatieren ihre Platten und der Elektrolyt enthält mehr Wasser. Beim Laden läuft der Vorgang umgekehrt und die Batterie wird entsulfatiert; da er jedoch nicht zu 100 % wirksam ist, sulfatieren die Platten dabei weiter, Elektrolyt geht verloren und die Batterie arbeitet bei höheren Temperaturen.
Dieser Vorgang führt zum Abbau der Batterie und verkürzt ihre Lebensdauer je nach Wirksamkeit des Vorgangs, sodass mehr als 70 % der ausgemusterten Batterien auf Sulfatierung zurückgehen.
Die Folgen der Sulfatierung bestehen in der Anlagerung von Bleisulfatkristallen PbSO4 und bedeuten:
- Die nutzbare Betriebszeit der Batterie verkürzt sich
- Der Ladevorgang verläuft langsamer
- Beim Lade- und Entladezyklus werden mehr gefährliche Gase freigesetzt
- Die Ursachen für einen vorzeitigen Ausfall verstärken sich
Lösung:
Wird die Regenerierbehandlung von Amperis an einer neuen oder wenig genutzten Batterie angewendet, bleibt diese stets in optimalem Zustand und ihre Lebensdauer verlängert sich.
Ist die Batterie bereits sulfatiert und seit mehreren Jahren im Einsatz, ist ein Industrieentlader zweckmäßig, mit dem sich die Gesamtkapazität der zu behandelnden Batterie bestimmen und das Verhalten der einzelnen Zellen während der Entladung untersuchen lässt. Der Entlader ist auch im Batterie-Regeneriersystem von Amperis enthalten.
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