Techniklexikon

Bleiakkumulator

Blei-Akku, der neben dem Nickel-Cadmium-Akkumulator derzeit meistverwendete Typ von Akkumulatoren. Der Bleiakkumulator wird vor allem in Kraftfahrzeugen als Starterbatterie eingesetzt. Er wurde 1854 von J. Sinsteden und, unabhängig davon, 1859 von R.L.G. Planté entwickelt.

Beim Bleiakkumulator tauchen typischerweise zwei durch poröse Separatoren getrennte Bleiplatten in einen Elektrolyten aus 20-30%iger Schwefelsäure (H₂SO₄) ein. Die nominelle Leerlaufspannung beträgt 2,02V, der Innenwiderstand hängt sehr von Temperatur, Restkapazität und Höhe und Art des Entladestroms ab, bei einem 2-V-Akkumulator mit 45Ah beträgt er etwa 4mW. Beim Be- und Entladen läuft summarisch die folgende Gesamtreaktion ab:

Dabei bildet sich beim Laden Bleidioxid an der Anode, metallisches Blei an der Kathode. Die Kathoden-Entladereaktion Pb  Pb^{2 +}  + 2e ^-  wird gestört von der Reaktion 2H ⁺  + 2e ^-   H₂, diese wird durch Edelmetallspuren katalysiert und führt zur Zerstörung der Elektrode. An der mit PbO₂ überzogenen oder durchmischten Anode läuft die Entladereaktion PbO₂ + HSO₄ ^-  + 3H ⁺  + 2e ^-   PbSO₄ + 2H₂O ab. Wenn der Akku ohne Stromentnahme und vor allem im entladenen Zustand steht, findet ausserdem die Nebenreaktion Pb + HSO₄ ^-   PbSO₄ + H ⁺  + 2e ^-  statt. Sie führt zur "Sulfatisierung" der Elektroden und schliesslich zur Unbrauchbarkeit des Akkumulators. Sehr schnelle und vollständige Entladung des Bleiakkumulators sind also schädlich, ungenutzte Akkumulatoren sollten regelmässig nachgeladen werden. Lade- und Entladekurve sind in der Abb. dargestellt. Der Bleiakkumulator wird im Dauerbetrieb über 50°C bzw. Kurzzeitbetrieb über 80°C zunehmend und irreversibel geschädigt. Die untere Grenze der Betriebstemperatur liegt bei  - 30°C (mit dann stark verminderter Kapazität).

Bleiakkumulator: Klemmenspannung eines Bleiakkumulators in Abhängigkeit von der Zeit bei Ladung und Entladung mit I₁₀ = K₁₀/10h.