Seltsames Phänomen mit Blei-Gel-Akku (wahrscheinlich defekt)

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Autor
Seltsames Phänomen mit Blei-Gel-Akku (wahrscheinlich defekt)
Suche nach: akku (11311)

    







BID = 1119781

rhophi

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Hallo,

ich habe bei einem Ble-Gel-Akuu (12V 3,4Ah) ein seltsames Phänomen. Der Akku ist eingebaut in einem selbst gebauten Tester für die Beleuchtung von Kfz-Anhängern. Man kann dort mit etlichen Schaltern jeweils einen Verbraucher am Anhänger mit Spannung versorgen. Das habe ich auch mit einem Multimeter überprüft - außer einem abgebrochenen Schalte wahr Spannungsmässig alles in Ordnung. Ich weis nicht, was mich geritten hat, aber ich wollte das ganze auch unter Last prüfen. Da ein Kfz-Anhänger nicht in den Raum passt, wollte ich die Last durch eine Halogen-Glühlamper (12V, 20W, G4) simulieren. Diese wurde an der Anhängersteckdose angeschlossen, parallel zu einem Multimeter (Volt). Das Multimeter zeigte nach dem Einschalten des betreffenden Schaltrs auch 12,69 Volt an. Wenn ich aber die Halogenlampe dazugeschaltet habe brach die Spannung auf NULL Volt zusammen und stieg dann nach ca. zwei bis drei Sekunden auf etwa sechs Volt an. Am Kabelquerschnitt kann es nicht liegen, dieser ist 1,5qmm. Da ich keinen andern baugleichen Akku hatte, habe ich stattdessen versuchsweise einen etwas größeren mit 12V und 4Ah angeschlossen. Hier brach die Spannung nur minimal zusammen und die Halgenlampe leuchtete auch normal hell, sobald sie an Spannung gelegt wurde.
Dann habe ich versucht den fraglichen Akku (3,4Ah) zu laden versucht, indem ich an einem auf 1A strombegrenzten Labornetzgerät die Spannung unter Beobachtung des Ladestroms ganz langsam hochgedreht habe, sogar bis auf 15 Volt. Der Ladestrom lag im einstelligen Milliamperebereich und stieg mit steigender Spannung auch nicht merklich an. Der Akku ist nach meiner Ansicht also hochohmig und somit defekt.
Ich vermute, dass drei Zellen hochohmig sind. Das erklärt aber nicht, warum nach etwa drei Sekunden dann doch plötzlich ein Stromfluss möglich ist und die Spannung wieder ansteigt.

Ich hoffe, dass mir einer von Euch das erklären kann. Vielen Dank im voraus.

BID = 1119786

Murray

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Beiträge: 4690

 

  

Und hat die Lampe geglimmt?

a) Kaltleiter
b) irgendwelche chemischen Vorgänge im kaputten Akku

BID = 1119793

der mit den kurzen Armen

Urgestein



Beiträge: 17430

der Akku geht mit dieser Last in die Knie und erholt sich dann danach etwas. !2 V 3,4 Ah sind nicht gerade dafür gedacht mit Strömen über 1 A dauernd belastet zu werden. Übliche Werte bei diesem Akku liegen bei 340mA

_________________
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BID = 1119807

rhophi

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Liebe Forumskollegen, zunächst einmal vielen Dank für Eure Antworten.

@Murray: Dass eine Halogenlampe einen Kaltleiter darstellt, ist mir bewusst. Was mir nicht klar ist, ist die Tatsache, dass die Akkuspannung bei Belastung völlig auf 0,00 Volt (laut Messung) zusammen gebrochen ist. Nach meinem physikalischen Verständnis kann aber bei einer nicht vorhandenen Spannung auch kein Strom fließen, es kann also auch keine Leistung aufgenommen werden und damit der Kaltleiter (Lampe) nicht erhitzt werden und damit die Lampe also auch nicht zu leuchten (Wie gesagt: leuchten) beginnen. Das Aufheizen würde nur gehen, wenn noch eine Restspannung (wie gering auch immer) vorhanden wäre - oder konnte ich diese wegen der zeitlichen Veränderung (mir steht leider kein Speicheroszilloskop zur Verfügung) nicht hinreichend genau mit dem Multimeter messen? Ich habe in meinem Anfangspost geschrieben, dass die Lampenspannung sich nach etwa drei Sekunden auf etwa sechs Volt eingestellt hat und die Lampe mit etwa halber Helligkeit geleuchtet - nicht geglimmt - hat, der Akku aber nicht bis auf 12V hochkommt und somit sicherlich "einen weg hat". Und ich vermute ja gerade einen "chemischen Effekt" und will genau das ergründen.

@der mit den kurzen Armen: Laut Datenblatt des Herstellers (dort auf "Download" klicken) sind bei diesem Akkutyp durchaus Ströme kurzzeitig bis zu 48A (5 Sekunden) möglich. Wenn der Akku in Ordnung wäre(!!!), muss er die tatsächlich kurzen Stromimpulse von Glühlampen mit 2x21Watt (2x Kfz-Bresleuchte) laut Entladediagramm für ca. acht Minuten aushalten, das wären nämlich (ohne Leitungs- und Übergangswiderstände) genau 3,5A. Also von Überlastung des Akkus möchte ich hier nicht ausgehen.
Die Kabellänge des Testers bis zur Anhängerkupplung beträgt 6m, die zu berücksichtigende Aderlänge also 12m (dazu kommt noch die Kabellänge des angeschlossenen Anhängers, die soll aber hier mal unberücksichtigt bleiben, da ich hier ja die Testlampe auch direkt an die Steckdose des Testers angeschlossen habe), der Querschnitt des Kabels 0,75qmm. Das ergibt einen Leitungswiderstand von 0,272 Ohm, bei Kurzschluss (z.B. kaltem Glühwendel) ergibt sich ein Maximalstrom von 44 Ampere, liegt aslo unter dem maximal zulässigen Spitzenstrom von 48A - von daher dürfte auch hier die Dimensionierung des Akkus in Ordnung sein.

Ich vermute vielmehr, dass der Akku ausgetrocknet ist, denn er hat nicht das im Datenblatt angegebene Gewicht von 1,35kg. Ich hoffe immer noch auf etwas Input bezüglich der chemisch/physikalischen Zusammenhänge.

BID = 1119814

BlackLight

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Beiträge: 5219


Zitat : rhophi hat am  8 Dez 2023 16:37 geschrieben :
[...] den fraglichen Akku (3,4Ah) an einem strombegrenzten Labornetzgerät zu laden[...], sogar bis auf 15 Volt. Der Ladestrom lag im einstelligen Milliamperebereich und stieg mit steigender Spannung auch nicht merklich an. Der Akku ist nach meiner Ansicht also hochohmig und somit defekt.
Ja defekt. Ausgetrocknet, zu oft tief entladen oder anders misshandelt käme mir in den Sinn.
Einige Leute schlagen vor die Zellen mit destiliertem Wasser zu retten. Ich hatte damit noch keinen Erfolg gehabt

-> Ersetzten, vor allem da ein 12V Akkuchen mit 3,4Ah einen nicht arm macht.

BID = 1119816

rhophi

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Hallo BlackLight,

vielen Dank für Deine Antwort. Da ich den Akku als defekt erkannt hatte, hatte ich berits vorgestern einen neuen bestellt, dieser ist vorhin angekommen und wurde bereits eingebaut und funktioniert einwandfrei.
Da das Testgerät einem "Kfz-Fuzzi" gehört, fürchte ich, dass der Akku mit einem Ladegerät für KfZ-Akkus zu Tode geladen wird. Ich werde mal versuchen, ihm ein schwächeres Ladegerät extra für diesen Akku zu verkaufen. Leider erfolgt der Zugang von außen über normale 4mm-Bananenstecker, so daß wahrscheinlich immer die Gefahr bestehen wird, dass doch wieder mit einigen Ampere auf das Akkuchen losgegangen wird.
WARUM der Akku kaputt ist, ist ziemlich klar. Was nicht klar ist, ist die komische (Nicht-) Funktion im Moment der Belastung mit anschließender teilweiser Regeneration.

BID = 1119826

BlackLight

Inventar

Beiträge: 5219


Zitat : WARUM der Akku kaputt ist, ist ziemlich klar. Was nicht klar ist, ist die komische (Nicht-) Funktion im Moment der Belastung mit anschließender teilweiser Regeneration.
Ok, jetzt habe ich es verstanden. Ich hatte offensichtlich schon so viele Akkus mit riesigem Innenwiderstand in der Hand, dass ich daran gar nicht mehr gedacht habe.

rhophi hat am  9 Dez 2023 12:00 geschrieben :
Da das Testgerät einem "Kfz-Fuzzi" gehört, fürchte ich, dass der Akku mit einem Ladegerät für KfZ-Akkus zu Tode geladen wird. Ich werde mal versuchen, ihm ein schwächeres Ladegerät extra für diesen Akku zu verkaufen. Leider erfolgt der Zugang von außen über normale 4mm-Bananenstecker, so daß wahrscheinlich immer die Gefahr bestehen wird, dass doch wieder mit einigen Ampere auf das Akkuchen losgegangen wird.
Nach meinem Wissen ist hier die Ladeschlussspannung kritischer.

Normale nicht-wartungsfreie Blei-Akkus soll man bei 14,4 V oder mehr etwas gasen lassen.
Bei Blei-Gel ist gasen schädlich, da man Wasserverlust (dank "wartungsfrei") nicht rückgängig machen kann.

Steht bei vielen Gel-Akkus auch mehr oder weniger so drauf:
Stand-by use: 13.5-13.8 V
Cyclic Use: 14.7-14.8 V

Bei Dauerladung würde ich somit ein Netzteil mit 13,5~13,8 V empfehlen.

BID = 1119843

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Was nicht klar ist, ist die komische (Nicht-) Funktion im Moment der Belastung mit anschließender teilweiser Regeneration.
Ich denke an folgenden Mechanismus:
Der Akku ist fertig. Entweder durch Abnutzung oder durch Misshandlung ist dann ein großer Teil der Schwefelsäure als PbSO4 in den sulfatierten Platten gebunden, und der Elektrolyt besteht nur noch aus einer sehr verdünnten Säure mit reduzierter Leitfähigkeit.
Kristallines Bleisulfat ist extrem schlecht löslich, und es besteht keine Hoffnung, dass es jemals wieder an den elektrochemischen Vorgängen der Zelle teilnimmt. Ausserdem verstopft es die Poren der aktiven Massen und behindert so den Zugang der Säure zu evtl noch vorhandenen aktiven Bereichen der Platten.

Durch anschliessendes massives Überladen, um den toten Gaul wiederzubeleben, ist auch noch das Wasser des Elektrolyten in Form von Knallgas entwichen.
Dadurch ist zwar die Konzentration der Säure wieder gestiegen, aber durch den Wasserverlust ist einfach das Volumen des Elektrolyten so gering geworden, dass die Platten nur noch mit der Unterkante in der Säure stehen.
Entsprechend hoch ist dort die Stromdichte und der Innenwiderstand.
Bei Belastung bricht deshalb die Klemmenspannung sofort zusammen.

Wenn du nun einen hohen Strom entnimmst, so fällt ein grosser Teil der EMK an dem Innenwiderstand ab, und bald wird die Zelle dort heiss, kommt u.U. sogar zum Kochen.

Durch die Temperaturerhöhung steigt die Leitfähigkeit des Elektrolyten sehr stark an, der Innenwiderstand verringert sich, und wenn nach kurzer Pause etwas frische Säure in und durch die verbliebenen Poren der Sulfatschicht diffundiert ist, kann die heisse Säure auch den Strom für den starken Verbraucher liefern.

Nicht lange allerdings, denn beim Bleiakku dient der Elektrolyt ja nicht nur zum Stromtransport, sondern die chemische Reaktion des Schwefelsäureanteils mit den aktiven Massen (Pb-Schwamm am Minuspol, PbO2 am Pluspol) dient auch zur Energiegewinnung, was in Plattennähe zur Verdünnung (=schlechtere Leitfähigkeit) führt.


@Blacklight:

Zitat :
Bei Blei-Gel ist gasen schädlich, da man Wasserverlust (dank "wartungsfrei") nicht rückgängig machen kann
Nicht nur deshalb, sondern auch, weil die grossflächigen Gasblasen, die sich zwischen dem Gel und der Platte bilden, natürlich keinen Strom leiten und auch den Zutritt der Säure verhindern. Dadurch sind nur noch Bereiche am Umfang der Gasblase aktiv.

Gasentwicklung ist übrigens auch bei Li-Ion-Akkus ein Thema. Dort allerdings gasen nagelneue Zellen nach der Fertigung etwas.








[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 10 Dez 2023  3:22 ]

BID = 1119846

BlackLight

Inventar

Beiträge: 5219


Zitat : perl hat am 10 Dez 2023 03:08 geschrieben :
[…] weil die grossflächigen Gasblasen, die sich zwischen dem Gel und der Platte bilden, natürlich keinen Strom leiten und auch den Zutritt der Säure verhindern.
Vielen Dank perl für die ausführliche Erklärung!
Isolierende Gasblasen hatte ich nicht auf dem Schirm. Gasen ist somit noch schändlicher als ich dachte.

BID = 1119899

rhophi

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Hallo BlackLight, hallo perl, vielen Dank, dass Ihr Euch die Mühe mit meinem Problem gemacht habt. Selbstverständlich ist dieser über 10 Jahre alte Akku (der ja auch schon ausgetauscht wurde) "fertig". Es handelt sich um einen AGM-Akku, der ja vielfach auch als Blei-Gel-Akku bezeichnet wird. Wie bereits geschreiben, ich habe den Akku nicht nennenwert laden können (nachdem er keinen Strom aufgenommen hat, habe ich den Versuch nach wenigen Minuten abgebrochen), was der Besitzer vorher damit angestellt hat - angeblich hätte er ihn nur etwa alle vierteljahre geladen - vermag ich nicht zu sagen.
Wartungsfrei sind die AGM-Akkus zumindest dieses Herstellers nicht unbedingt. Man braucht nur die fetgeklebte obere Abdeckung abzuhebeln und schon hat man Zugriff auf die sechs nur aufgedrückten Gummikäppchen, unter denen man dann die eigentlichen Zellen findet. Diese waren nach Augenschein alle trocken. Da der Akku insgesamt fünfundsechzig Gramm weniger wog, als er nach Datenblatt hätte wiegen sollen, hat mich doch der Forscherdrang überwältigt und ich habe mit einer Pipette versucht, vorsichtig etwas destilliertes Wasser einzufüllen. da ist aber pro Zelle zunächst nur ein knapper Milliliter reingegangen, bei zwei Zellen konnte ich aber nach einer halben Stunde noch etwas nachfüllen. Ich werde das mal beobachten.. - allerdings nur aus Neugier, ich weiss natürlich, dass dieser Akku nicht mehr zu brauchen ist.

BID = 1119900

Murray

Inventar



Beiträge: 4690


Zitat :
rhophi hat am 11 Dez 2023 16:16 geschrieben :

.. Es handelt sich um einen AGM-Akku, der ja vielfach auch als Blei-Gel-Akku bezeichnet wird.


AGM-Akku und Blei-Gel-Akku sind verschiedene Typen.

Wartungsfrei ist der schon da der nicht zum Wassernachfüllen gedacht ist.
Das sind halt nur Überdruckventile wenn man den Spass übertreibt und der Akku intern das Gas nicht mehr aufnehmen kann

BID = 1119907

rhophi

Stammposter



Beiträge: 288
Wohnort: Wetzlar
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Zitat :

AGM-Akku und Blei-Gel-Akku sind verschiedene Typen.


Das ist sicherlich richtig, aber auch die AGM-Akkus werden sehr häufig (fälschlicherweise) unter Gel-Akkus subsumiert, da beide als "ausaufsicher und Wartungsfrei" angepriesen werden.

BID = 1119911

Ltof

Inventar



Beiträge: 9268
Wohnort: Hommingberg


Offtopic :

Zitat :
rhophi hat am 11 Dez 2023 19:33 geschrieben :

Das ist sicherlich richtig, aber auch die AGM-Akkus werden sehr häufig (fälschlicherweise) unter Gel-Akkus subsumiert...

Wenn einige schlecht informierte Zeitgenossen den Unterschied nicht begreifen, muss man den Unfug nicht noch zusätzlich verbreiten.


_________________
„Schreibe nichts der Böswilligkeit zu, was durch Dummheit hinreichend erklärbar ist.“
(Hanlon’s Razor)

BID = 1119912

Murray

Inventar



Beiträge: 4690

Apropos gasdicht bei Bleigel-Akkus.

Gestern hatte ich einen Temperatur-/Feuchtigkeitssensor in meinem Raum mit der PV angebracht.
Nebenher ist da auch ein Gassensor MQ-2 mit drauf. So eher nebenher den da auf die Bleigel-Akkus gelegt.
So viel Strom kam da heute wohl nicht drauf, die sind auch eher halbvoll.
Und trotzdem sieht man wohl parallel zur Stromaufnahme eine signifikante Kurve.
Hätte ich nicht erwartet



BID = 1119914

Jornbyte

Moderator



Beiträge: 7077

Bleigel-Akkus an der PV-Anlage, nu iss gut. Bevor das Ausufert ist hier Pause.

_________________
mfg Jornbyte

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