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Was bedeutet AGM-Batterie?Wofür steht die Abkürzung AGM-Batterie? Lassen Sie uns zunächst wissen, wofür das Akronym AGM steht. AGM Batterie Vollform: Es ist die Abkürzung für den Begriff Absorbent Glass Mat, eine zerbrechliche, hochporöse und papierähnliche weiße Folie, die von Rollen geschnitten wird, aus porösen feinen Fasern aus Borosilikatglas besteht und als Batterieseparator verwendet wird, ist eine Art von Blei-Säure-Batterie, die AGM-Batterie genannt wird. Einfach ausgedrückt, handelt es sich um einen porösen Batterieseparator. Eine Batterie, die mit einem AGM-Separator ausgestattet ist, wird als AGM-Batterie bezeichnet. AGM-Batterie-SeparatorAGM-Batterie-AnwendungenDie VRLA AGM-Batterie wird für alle Anwendungen verwendet, bei denen Auslaufsicherheit und Rauchfreiheit erforderlich sind. Diese Batterie ist in allen Größen von 0,8 Ah (12 V) bis zu Hunderten von Ah und in Konfigurationen von 2 V bis 12 V erhältlich. Jeder Spannungswert kann durch eine Kombination von 2-V- oder 4-V- oder 6-V- oder 12-V-Zellen/Batterien bereitgestellt werden. Sie werden in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, z. B. in der Photovoltaik (SPV), in der unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV), in Kommunikationsgeräten, Notbeleuchtungssystemen, Robotern, industriellen Steuergeräten, industriellen Automatisierungsgeräten, Brandbekämpfungsanlagen, Community Access Television (CATV), optischen Kommunikationsgeräten, Personal Handy-phone Systems (PHS) Basisstationen, Mikrozellen-Basisstationen, Katastrophen- und Verbrechensbekämpfungssystemen usw. AGM-Batterie vs. geflutete BatterieSchlecht gewartete Flutbatterien können die erwartete Lebensdauer nicht erreichen.
Die Blei-Säure-Batterie enthält verdünnte Schwefelsäure als Elektrolyt, und die Pole einer herkömmlichen Batterie sowie die äußeren Teile wie Behälter, Zellenverbinder, Abdeckungen usw. werden mit einer Art Säurespray besprüht und auch mit Staub bedeckt. Die Klemmen sollten durch Abwischen mit einem feuchten Tuch und durch regelmäßiges Auftragen von weißer Vaseline sauber gehalten werden, damit keine Korrosion zwischen den Klemmen und dem daran angeschlossenen Kabel auftritt. Das Korrosionsprodukt hat eine bläuliche Farbe, die auf die Bildung von Kupfersulfat aus den Messingklemmen zurückzuführen ist. Wenn die Verbindungsstücke aus Stahl sind, hat das Korrosionsprodukt eine grünlich-blaue Farbe, die von Eisensulfat herrührt. Wenn das Produkt eine weiße Farbe hat, kann dies auf Bleisulfat (durch Sulfatierung) oder auf korrodierte Aluminiumverbindungen zurückzuführen sein. Außerdem strömen während des Ladevorgangs säurehaltige Gase aus der Batterie aus. Diese Dämpfe beeinträchtigen die umliegenden Geräte und die Atmosphäre. Die Forschungs- und Entwicklungsarbeit an kleinen, zylindrischen Blei-Säure-Zellen mit spiralförmig gewickelten Elektroden wurde 1967 in den Labors der Gates Corporation, USA, von John Devitt begonnen. Im Jahr 1968 kam Donald H. McClelland zu ihm. Vier Jahre später, 1971, wurden die daraus resultierenden Produkte zum Verkauf angeboten: eine Zelle, die in ihrer Größe der herkömmlichen Mangandioxid-D-Zelle entsprach, und eine weitere mit der doppelten Kapazität wurden von Gates Energy Products Denver, CO, USA, kommerziell angeboten. [J. Devitt, J Power Sources 64 (1997) 153-156]. Donald. H. McClelland und John L. Devitt von der Gates Corporation, USA, beschrieben erstmals eine kommerzielle verschlossene Blei-Säure-Batterie, die auf dem Prinzip des Sauerstoffzyklus beruht [D.H. McClelland und J. L. Devitt US Pat. 3862861 (1975)]. Gleichzeitig wurden zwei Technologien entwickelt, eine auf der Basis von
geliertem Elektrolyt (GE) und die andere auf der Basis von AGM, die erste in Deutschland und die zweite in den USA, Japan und Europa. Was ist der Unterschied zwischen einer AGM-Batterie und einer Standardbatterie?Eine AGM-Batterie und eine normale oder Standardbatterie verwenden eine ähnliche Art von Platten, meist flache Platten. Dies ist die einzige Ähnlichkeit. Einige Flutbatterien verwenden auch röhrenförmige Platten. Eine Standardbatterie oder konventionelle oder geflutete Batterie unterscheidet sich von einer AGM-Batterie insofern, als letztere keinen freien flüssigen Elektrolyten enthält, sondern der Elektrolytstand durch regelmäßige Zugabe von zugelassenem Wasser aufrechterhalten werden muss, um den durch die Elektrolyse verursachten Wasserverlust auszugleichen. Bei der AGM-Batterie, einer ventilgeregelten Bleisäurebatterie (VRLA), ist dies hingegen nicht erforderlich. Die einzigartigen Reaktionen in den VR-Zellen gleichen den Verlust aus, indem sie einem so genannten “internen Sauerstoffzyklus” folgen. Dies ist der Hauptunterschied. Für den Betrieb des Sauerstoffkreislaufs verfügt die AGM-Batterie über ein Einweg-Auslassventil. Eine spezielle Gummikappe bedeckt ein zylindrisches Auspuffrohr. Wenn der Innendruck in der Batterie den Grenzwert erreicht, hebt (öffnet) sich das Ventil, um die angesammelten Gase abzulassen, und bevor es den atmosphärischen Druck erreicht, schließt sich das Ventil und bleibt so lange geschlossen, bis der Innendruck den Entlüftungsdruck wieder übersteigt. Die Funktion dieses Ventils ist sehr vielfältig. (i) Verhinderung des unbeabsichtigten Eindringens von unerwünschter Luft aus der Atmosphäre; dies führt zum Austritt von NAM. (ii) für den effektiven, druckunterstützten Transport des Sauerstoffs vom PAM zum NAM, und (iii) zum Schutz der Batterie vor einer unerwarteten Explosion; diese kann durch eine missbräuchliche Ladung verursacht werden. Bei der AGM-Batterie befindet sich der gesamte Elektrolyt nur in den Platten und dem AGM-Separator. Daher besteht keine Gefahr, dass der ätzende Elektrolyt, verdünnte Schwefelsäure, verschüttet wird. Aus diesem Grund kann die AGM-Batterie auf jeder Seite, außer auf dem Kopf, betrieben werden. Die Flutbatterie kann jedoch nur in vertikaler Position verwendet werden. Bei VRLA-Batterien wird das Ablesen der Spannung bei Hochspannungsbatterien mit hoher Kapazität einfacher. Während des normalen Betriebs von VRLAB gibt es keine oder nur geringe Gasemissionen. Es ist also “benutzerfreundlich”. Daher kann die AGM-Batterie in die elektronische Ausrüstung integriert werden. Ein gutes Beispiel ist die USV für Personalcomputer, die normalerweise eine 12V 7Ah VRLA-Batterie verwendet. Aus diesem Grund betragen die Belüftungsanforderungen für VRLA-AGM-Batterien nur 25 % der Anforderungen, die für geflutete Batterien gelten. Im Vergleich zu gelierten VR- oder AGM-VR-Batterien leidet die geflutete Version unter dem Phänomen der Elektrolytschichtung. Bei gelierten Batterien ist sie vernachlässigbar, und bei AGM-Batterien ist sie nicht so gravierend wie bei gefluteten Batterien. Dadurch wird die ungleichmäßige Ausnutzung der aktiven Materialien beseitigt oder reduziert und die Lebensdauer der Batterien verlängert. Der Herstellungsprozess einer AGM-Batterie beinhaltet eine effektive Kompression der Zellelemente, um den Anstieg des Widerstands während der Lebensdauer der Batterie zu unterdrücken. Ein begleitender Effekt ist eine Verringerung der Abnahmerate der Kapazität während des Zyklus/Lebens. Dies ist darauf zurückzuführen, dass ein Ablösen aufgrund der Druckwirkung vermieden wird. VRLA-Batterien sind gebrauchsfertige Batterien. Es ist sehr einfach zu installieren und vermeidet die mühsame und zeitaufwendige Erstbefüllung und Erstbefüllung, wodurch die Installationszeit minimiert wird. Für die Herstellung von VRLA-Batterien werden sehr reine Materialien verwendet. Aufgrund dieses Aspekts und der Verwendung von AGM-Separatoren ist der Verlust durch Selbstentladung sehr gering. So beträgt der Verlust bei AGM-Batterien weniger als 0,1 % pro Tag, während er bei gefluteten Zellen 0,7-1,0 % pro Tag beträgt. Daher können AGM-Batterien über längere Zeiträume ohne Auffrischung der Ladung gelagert werden. Abhängig von der Umgebungstemperatur kann die AGM-Batterie ohne Ladung bis zu 6 Monate (20ºC bis 40ºC), 9 Monate (20ºC bis 30ºC) und 1 Jahr bei einer Temperatur unter 20ºC gelagert werden. [panasonic-batteries-vrla-for-professionals_interactive March 2017 p 18] https://www.furukawadenchi.co.jp/english/catalog/pdf/small_size.pdf
Erstaunliche Tatsache - AGM-Batterie-DesignDie AGM-Batterie kann so konstruiert werden, dass sie einen 30-tägigen Kurzschlusstest übersteht und nach dem Aufladen praktisch die gleiche Kapazität wie vor dem Test aufweist. Rand S. 436 Wagner Ist eine AGM-Batterie dasselbe wie eine Gelbatterie?Auch wenn diese beiden Typen zu den ventilgeregelten (VR) Batterien gehören, besteht der Hauptunterschied zwischen diesen beiden Typen im Elektrolyt. AGM wird als Separator in AGM-Batterien verwendet, bei denen der gesamte Elektrolyt in den Poren der Platten und in den Poren des hochporösen AGM-Separators enthalten ist. Der typische Porositätsbereich für einen AGM-Separator liegt bei 90-95 %. Es wird kein zusätzliches Trennzeichen verwendet. Beim Einfüllen des Elektrolyts und der anschließenden Verarbeitung wird darauf geachtet, dass das AGM nicht mit dem Elektrolyt gesättigt ist und mindestens 5 % Hohlräume vorhanden sind, ohne mit der Säure gefüllt zu sein. Dies soll das Funktionieren des Sauerstoffkreislaufs erleichtern. AGM-Batterie vs. GelWährend des Ladevorgangs wird der Sauerstoff von der positiven Platte durch den Separator zur negativen Platte transportiert. Dieser Transport kann nur dann effektiv erfolgen, wenn der Abscheider nicht vollständig gesättigt ist. Ein Sättigungsgrad von 95 % oder weniger ist vorzuziehen. (POROSITÄT: Sie ist das prozentuale Verhältnis des Porenvolumens in AGM zum Gesamtvolumen des Materials, einschließlich der Poren). Bei der Batterie mit geliertem Elektrolyt wird der Elektrolyt jedoch mit pyrogenem Siliziumdioxidpulver gemischt, um ihn zu immobilisieren, so dass die Gelbatterie nicht auslaufen kann. Der Separator ist entweder aus Polyvinylchlorid (PVC) oder aus Zellulose. Hier diffundiert das Sauerstoffgas durch die Fissuren und Risse in der Gelmatrix. Eine Gelbatterie kann mit geklebten oder röhrenförmigen Platten gebaut werden. Beide Typen von Gel-Batterien haben ein Einweg-Auslassventil und arbeiten nach dem Prinzip des “internen Sauerstoffkreislaufs”. In beiden VRLA-Batterietypen ist ein ausreichender Hohlraum vorhanden, der den schnellen Transport von Sauerstoff durch die Gasphase ermöglicht. Nur eine dünne Benetzungsschicht an der negativen Elektrodenoberfläche muss von gelöstem Sauerstoff durchdrungen werden, und der Wirkungsgrad des internen Sauerstoffkreislaufs liegt bei nahezu 100 %. Wenn eine Batterie anfangs mit dem Elektrolyt gesättigt ist, behindert sie den schnellen Sauerstofftransport, was zu einem erhöhten Wasserverlust führt. Eine solche “nasse” Zelle erzeugt beim Zyklus einen effizienten internen Sauerstoffkreislauf. Für die meisten Anwendungen sind die Unterschiede zwischen den beiden Typen von VRLA-Batterien marginal. Vergleicht man Batterien gleicher Größe und Bauart, so ist der Innenwiderstand der Gel-Batterie etwas höher, was vor allem auf den herkömmlichen Separator zurückzuführen ist. AGM-Batterien haben einen geringeren Innenwiderstand und werden daher für Anwendungen mit hoher Belastung bevorzugt. [D. Berndt, J Power Sources 95 (2001) 2] In einer Gelbatterie hingegen ist die Säure stärker gebunden, so dass der Einfluss der Schwerkraft fast vernachlässigbar ist. Gel-Batterien weisen also keine Säureschichtung auf. Im Allgemeinen sind sie bei zyklischen Anwendungen überlegen, und hohe Gelzellen können auch in aufrechter Position betrieben werden, während bei hohen AGM-Batterien der Betrieb in
horizontaler Position in der Regel empfohlen wird, um die Höhe des Separators auf etwa 30 cm zu begrenzen. Ein weiterer Grund kann sein, dass ein bestimmter Teil der Oberfläche durch das Gel verdeckt wird. Grobe Zahlen für diese maximale Rate sind 10 A/100 Ah bei AGM-Batterien und 1,5A/100Ah bei Gel-Batterien. Ein Ladestrom, der diesen Höchstwert überschreitet, führt zum Entweichen des Gases wie bei einer entlüfteten Batterie. Diese Einschränkung hat jedoch normalerweise keinen Einfluss auf das Lade- oder Erhaltungsladeverhalten, da VR-Blei-Säure-Batterien mit einer konstanten Spannung geladen werden und die Überladungsraten weit unter 1A/100 Ah liegen, selbst bei 2,4 V pro Zelle. Die begrenztere maximale Rate des internen Sauerstoffkreislaufs in Gel-Batterien bietet sogar den Vorteil, dass Gel-Batterien weniger anfällig für thermisches Durchgehen sind, wenn sie mit zu hoher Spannung überladen werden. Gel-Batterien sind widerstandsfähiger gegen thermische Durchschlagskraft als AGM-Zellen. In einem Experiment mit einer ähnlichen Gel- und AGM-Batterie (6V/68Ah) wurden von Rusch und seinen Mitarbeitern folgende Ergebnisse erzielt[https://www.baebatteriesusa.com/wp-content/uploads/2019/03/Understanding-The-Real-Differences-Between-Gel-AGM-Batteries-Rusch-2007.pdf]. Nachdem die Batterien durch Überladung künstlich gealtert waren, so dass sie 10 % ihres Wassergehalts verloren, wurden die Zellen durch Laden mit 2,6 Volt pro Zelle in einem begrenzten Raum einer erhöhten Wärmeentwicklung ausgesetzt. Die Gel-Batterie hatte eine Stromstärke von 1,5-2,0 A-Äquivalent, während die AGM-Batterie eine Stromstärke von 8-10 A-Äquivalent hatte (sechsmal höhere Wärmeentwicklung). Die Temperatur der AGM-Batterie betrug 100 ºC, während die der Gel-Version unter 50 ºC blieb. Daher kann die Erhaltungsspannung der Gel-Batterien auf einem höheren Niveau bis 50ºC gehalten werden, ohne dass die Gefahr eines thermischen Durchgehens besteht. Dadurch bleibt die negative Platte auch bei höheren Temperaturen gut geladen. Credits: https://www.baebatteriesusa.com/wp-content/uploads/2019/03/Understanding-The-Real-Differences-Between-Gel-AGM-Batteries-Rusch-2007.pdfDie AGM-Batterie verwendet im Allgemeinen Platten mit einer maximalen Höhe von 30 bis 40 cm. Wenn höhere Platten verwendet werden, muss die AGM-Batterie an den Seiten verwendet werden. Bei einer Gelbatterie gibt es jedoch keine solchen Höhenbeschränkungen. Submarine Gelzellen mit einer Plattenhöhe von 1000 mm (1 Meter) sind bereits im Einsatz. Die VRLA-Flachplattenbauweise (OGiV) hat die gleichen Eigenschaften wie die geflutete Flachplattenbauweise. Sie sind für kurze Überbrückungszeiten zu bevorzugen. Bei der 10-Minuten-Rate ist die Leistung pro Herstellungskosten 30 % höher als bei der röhrenförmigen VRLA-Gel-Bauweise (OPzV), während bei längeren Entladezeiten (über 30 Minuten) die röhrenförmige VR-Gel-OPzV-Bauweise mehr Leistung pro $ liefert. Bei der 3h-Rate liefert der OPzV 15% mehr Leistung pro $. Im Bereich von 3 bis 10 Stunden liefert die geflutete röhrenförmige OPzS-Batterie 10 bis 20 % mehr Leistung pro $ als die OPzV-Batterie, während im wichtigen Bereich zwischen 30 und 100 Minuten die geflutete röhrenförmige OPzS-Batterie die gleiche Leistung pro $ liefert wie die röhrenförmige VRLA-Gelbatterie (OPzV). Was ist ein "interner Sauerstoffzyklus" in einer AGM-Batterie?Bei einer gefluteten Zelle werden die bei einer Überladung entstehenden Gase in die Atmosphäre abgeleitet. In einer ventilgeregelten Batterie ist die Gasentwicklung jedoch vernachlässigbar, da bestimmte Reaktionen auf beiden Platten ablaufen. Bei der Überladung einer VR-Zelle dringt der von der positiven Platte entwickelte Sauerstoff durch die ungesättigten Poren des AGM (oder die Risse im gelierten Elektrolyten) zu den negativen Platten und verbindet sich mit dem Blei in der negativen Platte, um Bleioxid zu bilden. Bleioxid hat eine große Affinität zu Schwefelsäure und wird daher sofort in Blei umgewandelt Bei der Herstellung von VRLA-Zellen wird die Säure in einer berechneten Menge eingefüllt. Das Sauerstoffgas und die H+-Ionen, die beim Laden einer VR-Batterie entstehen (Reaction A) durch die ungesättigten Poren des AGM-Separators oder durch Risse und Spalten in der gelierten Elektrolytstruktur zur negativen Platte gelangt, wo es sich mit aktivem Blei zu PbO verbindet, das in PbSO4 umgewandelt wird. Bei diesem Prozess wird auch Wasser gebildet (Reaktion B) zusammen mit einer gewissen Wärmeentwicklung. (In einer gefluteten Blei-Säure-Batterie ist diese Gasdiffusion ein langsamer Prozess, und das gesamte H2 und O2 wird abgeleitet. Ein Teil des Ladestroms fließt in die Nutzladereaktion, während ein kleiner Teil des Stroms für die Reaktionen des Sauerstoffkreislaufs verwendet wird. Das Endergebnis ist, dass Wasser nicht aus der Zelle freigesetzt wird, sondern elektrochemisch zirkuliert, um den überschüssigen Überladestrom aufzunehmen, der über den für die Ladungsreaktionen verwendeten Strom hinausgeht). Das PbSO4 wird auf elektrochemischem Weg in Pb undH2SO4( Reaktion C) umgewandelt, indem es mit den Wasserstoffionen reagiert, die bei der Zersetzung von Wasser an den positiven Platten entstehen, wenn diese geladen sind. Die Reaktionen sind wie folgt: An der positiven Platte: 2H2O → 4H+ +O2 ↑ + 4e- (A) An der negativen Platte: 2Pb +O2 + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O +Wärme (B) 2PbSO4 + 4H+ + 4e- → 2Pb + 2H2SO4(C) Das erzeugte Wasser diffundiert durch den Separator zu den positiven Platten und stellt so das durch die Elektrolyse zersetzte Wasser wieder her. Die oben genannten Prozesse bilden den Sauerstoffkreislauf. Letzteres reduziert den Wasserverlust während des Ladens und Überladens der Batterie erheblich und macht sie wartungsfrei. In den Anfängen der Entwicklung von VRLA-Batterien hielt man es für unerlässlich, dass die VRLA-Batterie einen 100%igen Wirkungsgrad bei der Sauerstoffrekombination aufweist, da man davon ausging, dass dadurch sichergestellt wird, dass kein Gas in die Außenatmosphäre entweicht und somit der Wasserverlust minimiert wird. In den letzten Jahren hat sich jedoch gezeigt, dass eine 100%ige Sauerstoffrekombination nicht wünschenswert ist, da dies zu einer Degradation der Negativplatte führen kann. Die Sekundärreaktionen der Wasserstoffentwicklung und der Gitterkorrosion sind bei Blei-Säure-Batterien sehr wichtig und können das Verhalten von VRLA-Zellen erheblich beeinflussen. Die Raten der beiden Reaktionen müssen sich ausgleichen, da sonst eine der Elektroden – in der Regel die negative – nicht vollständig aufgeladen werden kann. Die negative Elektrode kann sich bei dem reversiblen Potenzial tatsächlich selbst entladen, und daher muss ihr Potenzial über diesen Wert ansteigen (d. h. negativer werden), um die Selbstentladung zu kompensieren und einen Kapazitätsabfall zu verhindern [M.J. Weighall in Rand, D.A.J; Moseley, P.T; Garche. J; Parker, C.D.(Eds.) Valve-Regulated Lead- Acid Batteries, Elsevier, New York, 2004, Chapter 6, page 177]. Credits: Skizze von Dr. PG Balakrishnan Die tatsächliche Struktur des Absorbent Glass Mat Separators hat einen wichtigen Einfluss auf die Effizienz der Sauerstoffrekombination. Ein AGM-Separator mit einer großen Oberfläche und einer kleinen durchschnittlichen Porengröße kann die Säure in einer größeren Höhe aufnehmen und der Diffusion von Sauerstoff einen höheren Widerstand entgegensetzen. Dies kann die Verwendung eines AGM-Abscheiders mit einem hohen Anteil an feinen Fasern oder eines hybriden AGM-Abscheiders, der z. B. organische Fasern enthält, bedeuten. Was ist der Unterschied zwischen einer AGM-Batterie und einer Röhrenbatterie?AGM-Batterien verwenden ausnahmslos flache Platten mit einer Dicke zwischen 1,2 mm und 3,0 mm, je nachdem, ob sie für Start-, Beleuchtungs- und Zündzwecke (SLI) oder für stationäre Zwecke eingesetzt werden. Dickere Platten werden für stationäre Anwendungen verwendet. Eine Röhrenbatterie hingegen verwendet röhrenförmige Platten, deren Dicke von 4 mm bis 8 mm variieren kann. Die Röhrenplattenbatterien werden meist in stationären Anwendungen eingesetzt. Bei der AGM-Batterie befindet sich der gesamte Elektrolyt innerhalb der Platten und des AGM-Separators. Daher besteht keine Gefahr, dass der ätzende Elektrolyt, verdünnte Schwefelsäure, verschüttet wird. Aus diesem Grund kann die AGM-Batterie auf jeder Seite, außer auf dem Kopf, betrieben werden. Die Schlauchbatterien haben jedoch einen Überschuss an flüssigem Elektrolyt und können nur in aufrechter Position verwendet werden. Wir können die Dichte des Elektrolyten in Röhrenzellen messen, aber nicht in AGM-Batterien. Die AGM-Batterie arbeitet in einer halbversiegelten Atmosphäre mit einem Einwegventil nach dem Prinzip des Sauerstoffkreislaufs, so dass der Wasserverlust vernachlässigbar gering ist. Daher ist es nicht notwendig, dieser Batterie Wasser hinzuzufügen. Bei der Röhrenbatterie handelt es sich jedoch um einen entlüfteten Typ, bei dem alle bei der Überladung entstehenden Gase in die Atmosphäre entweichen; dies führt zu Wasserverlusten, so dass der Elektrolytstand sinkt und regelmäßig Wasser nachgefüllt werden muss, um den Elektrolytstand zu halten. Da die Röhrenzellen geflutet sind, können sie eine Überladung und eine höhere Temperatur vertragen. Dieser Typ hat eine bessere Wärmeableitung. Die AGM-Batterie ist jedoch nicht für den Betrieb bei hohen Temperaturen geeignet, da diese Batterien aufgrund des internen Sauerstoffkreislaufs von Natur aus zu exothermen Reaktionen neigen. Die AGM-Batterie kann bis zu 40ºC betrieben werden, während der andere Typ bis zu 50ºC verträgt. Die Polarisierung der positiven und negativen Platten während einer Erhaltungsladung mit 2,30 V pro Zelle (OCV = 2,15 V)
Polarisierung von drei Batterietypen
Wie lange hält eine AGM-Batterie?Eine endgültige Aussage über die Lebensdauer eines Akkus kann nicht getroffen werden. Bevor man die Frage beantwortet, “wie viele Jahre eine AGM-Batterie halten kann”, sollten die Bedingungen, unter denen die Batterie arbeitet, klar definiert werden; zum Beispiel, ob er einfach über einer bestimmten Spannung schwebt oder zyklisch betrieben wird. Bei der Erhaltungsladung wird die Batterie ständig mit einer bestimmten Spannung erhaltungsgeladen und muss nur dann Strom liefern, wenn der Hauptstrom nicht verfügbar ist (Beispiel: Batterien von Telefonzentralen, USV-Batterien usw., bei denen die Lebensdauer in Jahren angegeben wird). Bei einer Traktionsbatterie, die in Fabriken für den Materialtransport und in Elektrofahrzeugen eingesetzt wird, kommt es jedoch zu Tiefentladungen von bis zu 80 % in einem Rhythmus von 2 bis 6 Stunden, so dass sich die Lebensdauer verkürzt. Die Lebensdauer der AGM-Batterie hängt von einer Reihe von Betriebsparametern ab:Einfluss der Temperatur auf das Leben Diese Reaktionen folgen der Arrhenius-Beziehung, die in ihrer einfachsten Form besagt, dass
sich die Geschwindigkeit des elektrochemischen Prozesses pro 10oC Temperaturanstieg verdoppelt (wobei andere Faktoren wie die Erhaltungsspannung Bei einer Batterie, die bei einer Temperatur von 45 ºC betrieben wird, kann man davon ausgehen, dass sie viermal schneller altert oder nur 25 % der bei 25 ºC
erwarteten Lebensdauer hat. Beschleunigter Lebensdauertest und gleichwertige Lebensdauer von Batterien
Die erwartete Lebensdauer der VRLA-Batterie beträgt mehr als 8 Jahre bei Raumtemperatur, was durch beschleunigte Testmethoden, insbesondere bei hohen Temperaturen, ermittelt wurde. AGM-Batterie Entladungstiefe und Lebensdauer Die typische Anzahl der Entlade-/Ladezyklen für VR-Batterien bei 25°C in Abhängigkeit von der Entladetiefe beträgt: AGM-Batterie Nr. der gelieferten ZyklenFlachplatten-Technologie AGM-Batterie kann liefern Einfluss der Position auf die zyklische Lebensdauer von VRLA-BatterienCredits: [R.V. Biagetti, I.C. Baeringer, F.J. Chiacchio, A.G. Cannone, J.J. Kelley, J.B. Ockerman und A.J. Salkind, , Intelec 1994, 16th International Telecommunications Energy Conference, October, 1994, Vancouver, BC, Canada, zitiert von A.G. Cannone, A.J. Salkind und F.A. Trumbore , Proc. 13th Annual Battery Conf. Applications and Advances, California Univ., Long Beach, 1998, S. 271-278].Die Abbildung zeigt die durchschnittlichen Kapazitäten für zwei Batterien, die in normaler aufrechter Position, auf der Seite liegend mit senkrecht stehenden Platten und mit waagerecht liegenden Platten positioniert sind. In der vertikalen Position kommt es aufgrund der Schwerkraft zu einer Schichtung des Elektrolyten, die sich mit fortschreitendem Zyklus verschlimmert, und die Kapazität nimmt in dieser Position sehr schnell ab. Wenn sie jedoch in vertikaler Position betrieben werden, nimmt die Kapazität nicht so schnell ab, und die Lebensdauer ist in horizontaler Position am höchsten. Die Abbildung zeigt den Verlauf der Kapazität im Verhältnis zur Zyklenzahl für die 11-Platten-Zelle 52, die nacheinander in horizontaler, vertikaler und horizontaler Lage zykliert wurde. Diese Zelle wurde allein zykliert, wobei die Grenzwerte für die Erhaltungsladung und die Ladespannung auf 2,4 V und die Erhaltungsladezeit und der Ladestrom auf 3 Stunden und 0,3 A eingestellt wurden. Vor dem vertikalen Zyklus 78 wurde die Zelle 4 Tage lang floatgeladen. Beim horizontalen Zyklus ist der coulombische Wirkungsgrad relativ hoch und konstant, ebenso die Ladungsaufnahme. Während des vertikalen Zyklus nimmt jedoch die Ladungsaufnahme mit dem Zyklus deutlich ab, während der Wirkungsgrad relativ konstant bleibt. Bei der Wiederaufnahme des horizontalen Zyklus ohne längere Erhaltungsladung steigt die Entladekapazität (auch die Ladezeit) schnell wieder auf das Niveau vor dem vertikalen Zyklus. Auswirkungen von Temperatur und Lade-/Flussspannung auf die Lebensdauer der Batterie Die Auswirkungen von Temperatur und Erhaltungsspannung auf die Lebensdauer sind miteinander verknüpft und interaktiv. Die Abbildung zeigt die erwartete Lebensdauer einer VR GNB Absolyte IIP-Batterie für verschiedene Erhaltungsspannungen und Temperaturen. Es wird davon ausgegangen, dass die Erhaltungsspannung und die Temperatur während der gesamten Lebensdauer der Batterie konstant gehalten werden. Credits: [Piyali Som und Joe Szymborski, Proc. 13th Annual Battery Conf. Applications & Advances, Jan 1998, California State Univ., Long Beach, CA S. 285-290Wagner hat über die Testergebnisse berichtet, die mit drei verschiedenen Ladeverfahren für zyklische
Batterien durchgeführt wurden, und zeigt, dass die Verwendung einer höheren Ladespannung (14,4 V CV-Modus) zu einer längeren Lebensdauer führt und der Wasserverlust in diesem Fall zu vernachlässigen ist. Ladespannung und Lebensdauer von Drysafe Multicraft-Batterien (12 V, 25 Ah5) Auswirkungen des Zinnzusatzes zur positiven Gitterlegierung in VRLA-Batterien Durch die Beimischung von Zinn zu reinem Blei konnten die Probleme bei zyklisch betriebenen Batterien mit Gittern aus diesem Metall erheblich verringert werden. Geringe Mengen Zinn (0,3-0,6 Gew.-%) erhöhen die Ladungsakzeptanz von reinem Blei erheblich. Eine Legierung mit einem Kalziumgehalt von 0,07 % und einem Zinngehalt von 0,7 % ergibt das geringste Wachstum, wenn sie als nackte Gitter und in Zellen mit Schwimmfähigkeit getestet wird. [H.K. Giess, J Power Sources 53 (1995) 31-43] Auswirkung der Wartung auf die Lebensdauer der Batterie Bei der Herstellung von Batterien werden mehrere Qualitätskontrollverfahren und SOPs angewandt, um ein qualitativ hochwertiges Produkt zu erhalten. Ein echter Defekt wird sich unmittelbar nach der Inbetriebnahme der Batterien oder innerhalb weniger Tage danach zeigen. Je anstrengender der Dienst ist, desto eher wird sich ein Mangel zeigen. Die vorzeitigen Ausfälle sind eher ein Hinweis auf die schlechte Leistung als auf inhärente Mängel des Systems. Je besser die Wartung ist, desto höher ist die Lebensdauer der Batterien. AGM vs. Flutbatterie - was müssen Sie wissen?AGM-Batterien sind während ihrer Betriebsdauer äußerlich sehr sauber. Aber die geflutete Batterie wird während des Betriebs mit Staub und Säurespritzern verschmiert. Außerdem verkrusten die Klemmen mit Korrosionsprodukten, wenn sie nicht richtig gewartet werden. Bei der AGM-Batterie befindet sich der gesamte Elektrolyt in den Platten und dem Separator. Daher besteht keine Gefahr, dass der ätzende Elektrolyt, verdünnte Schwefelsäure, verschüttet wird. Aus diesem Grund kann die AGM-Batterie auf jeder Seite, außer auf dem Kopf, betrieben werden. Die gefluteten Batterien haben jedoch einen Überschuss an flüssigem Elektrolyt und können nur in aufrechter Position verwendet werden. Wir können die Dichte des Elektrolyten in Röhrenzellen messen, aber nicht in AGM-Zellen. Durch Messung des stabilisierten offenen Stromkreises (OCV) der Batterie kann man jedoch den Wert der spezifischen Dichte in diesem Zustand ermitteln. Es gibt eine empirische Regel Die AGM-Batterie arbeitet in einer halbversiegelten Atmosphäre mit einem Einwegventil nach dem Prinzip des Sauerstoffkreislaufs, so dass der Wasserverlust vernachlässigbar gering ist. Daher ist es nicht notwendig, dieser Batterie Wasser hinzuzufügen. Bei der Flutbatterie handelt es sich jedoch um einen entlüfteten Typ, bei dem alle bei der Überladung entstehenden Gase in die Atmosphäre entweichen; dies führt zu Wasserverlusten, so dass der Elektrolytstand sinkt und regelmäßig Wasser nachgefüllt werden muss, um den Elektrolytstand zu halten. Da die Zellen geflutet sind, können sie eine Überladung und eine höhere Temperatur vertragen. Dieser Typ hat eine bessere Wärmeableitung. AGM-Batterien sind jedoch nicht für den Betrieb bei hohen Temperaturen geeignet, da diese Batterien aufgrund des internen Sauerstoffkreislaufs von Natur aus zu exothermen Reaktionen neigen. Die AGM-Batterie kann bis zu 40ºC betrieben werden, während der andere Typ bis zu 50ºC verträgt. Absorbierende Glasmatte AGM-Batterie - was wird absorbiert? Wie? Warum saugfähig? Weitere Einzelheiten zum AGM-TrennzeichenAbsorbierende Glasmatte (AGM) ist die Bezeichnung für den Typ des Glasfaserseparators, der in ventilgeregelten Batterien (VR) verwendet wird. AGM müssen viel Elektrolyt aufnehmen (bis zum Sechsfachen ihres scheinbaren Volumens) und zurückhalten, um die Zellreaktionen zu erleichtern. Ermöglicht wird dies durch seine hohe Porosität. Durch die Absorption und Rückhaltung des Elektrolyts wird die Batterie auslaufsicher gemacht. Der wesentliche Herstellungsprozess von Mikroglasfasern, die zur Herstellung von AGM-Separatoren verwendet werden, ist in der Abbildung dargestellt. Die Glasrohstoffe werden in einem Schmelzofen bei etwa 1000ºC geschmolzen. Das geschmolzene Glas wird dann aus den Buchsen gezogen, um erste grobe Glasfasern mit einem Durchmesser von einigen hundert Mikrometern zu bilden. Diese werden dann durch ein Verbrennungsgas in feine Fasern (0,1 bis 10 μm) umgewandelt, die durch ein Vakuum von unten auf ein sich bewegendes Fördernetz aufgefangen werden. Die traditionelle Methode zur Herstellung von absorbierenden Glasmatten AGM für ventilgesteuerte Blei-Säure-Batterien besteht darin, zwei oder mehr Arten von Fasern in einer wässrigen, sauren Lösung zu mischen. Dieser Prozess reduziert die Länge der Fasern auf etwa 1 bis 2 mm und verursacht eine gewisse Fibrillierung. Diese Mischung wird entweder auf einen sich bewegenden Endlosdraht oder auf einen Rotoformer (eine andere Version eines Endlosdrahtes) aufgetragen. Mit dem Entzug des Wassers erhält das Blatt seine Konsistenz; anschließend wird es gepresst und gegen beheizte Trommeln getrocknet. Das Nassverlegeverfahren führt zu einer Faserorientierung der AGM-Platten, die ein anisotropes Netz ergibt. Die in z-Richtung (d. h. in einer Richtung senkrecht zur Plattenebene) gemessenen Poren und Kanäle sind größer (10 bis 25 μm, 90 % der Gesamtporen) als die in x- und y-Ebene (2 bis 4 μm). Es gibt etwa 5 % sehr große Poren zwischen 30 und 100 μm (die wahrscheinlich auf Randeffekte bei der Probenvorbereitung zurückzuführen sind und nicht wirklich die typische Struktur darstellen). Dieses Herstellungsverfahren wird als Flammenabschwächung bezeichnet. Der erste Schritt bei der Herstellung von AGM ist das Dispergieren und Rühren der Glasfasern in einer großen Menge gesäuerten Wassers. Das Gemisch aus Fasern und Wasser wird dann auf eine Oberfläche aufgebracht, wo ein Vakuum angelegt und das meiste Wasser entfernt wird. Die geformte Matte wird dann leicht gepresst und mit Hilfe von Heizwalzen getrocknet. Am Ende des Trocknungsvorgangs liegt der Wassergehalt der Matte unter 1 Gew.-%. Nachfolgend ist eine Rotoformer-Vorrichtung zum Formen und Entwässern von AGM-Platten dargestellt. d. Die konventionellen Abscheider haben eine kleine und gewundene Porenstruktur mit geringen oder gar keinen Richtungsänderungen. Das durch Nassverlegung von Mikroglasfasern hergestellte AGM weist jedoch eine hohe Porosität und relativ große Poren mit erheblichen Richtungsunterschieden auf. Diese Eigenschaften beeinflussen die Verteilung und Bewegung von Gasen und Flüssigkeiten in den Elementen. [Ken Peters, J. Power Sources 42 (1993) 155-164] Die wichtigsten Merkmale von AGM-Separatoren
sind: Typische Eigenschaften von AGM-Abscheidern sind in der folgenden Tabelle aufgeführt: Ref. W. BӦhnstedt, J Power Sources 78 (1999) 35-40
AGM-Batterieseparatoren SpezifikationenRef: Ken Peters, J. Power Sources 42 (1993) 155-164
AGM-Batterie-Separatoren mit Dochthöhe
Bevorzugte Eigenschaften von AGM-AbscheidernAnmerkungen: 5. Die feineren Fasern tragen die Säure, wenn auch langsam, in größere Höhen. Die grobe Faserschicht trägt die Säure nur bis zu einer begrenzten Höhe, aber sehr schnell, während die feinere Seite die Säure, wenn auch langsam, in größere Höhen trägt. Auf diese Weise werden die individuellen Vorteile der beiden Fasertypen kombiniert. Aufgrund der besseren Dochteigenschaften wird der kritische Prozess der Erstbefüllung von VRLA-Batterien verbessert und das besondere Problem der Befüllung hoher Platten mit engen Plattenabständen verringert. Es hat sich gezeigt, dass die maximale Höhe nach einer längeren Zeit des Dochttests umgekehrt proportional zur Porengröße ist. Das heißt, je kleiner die Poren sind, desto größer ist die Höhe der Dochtwirkung. Die Kapillarkräfte diktieren den Elektrolytfluss. Die Porengrößenverteilung in den aktiven Materialien von Positiv- und Negativplatten unterscheidet sich nur geringfügig zwischen den Dimensionsebenen. In frisch geformten Platten bestehen etwa 80 % der Porosität aus Poren mit einem Durchmesser von weniger als 1 μm im Vergleich zu den Poren mit einem Durchmesser von 10 bis 24 μm in der z-Ebene und 2 μm in den beiden anderen Ebenen. Daher füllt die Säure zuerst die Platten (kleine Poren) (d. h. bevorzugte Füllung der Platten). Dann wird das AGM bis zum berechneten Hohlraumvolumen gefüllt, so dass das AGM einen teilweise gesättigten Zustand erreicht, so dass das “Herausdrücken” von Elektrolyt während des Ladens Gaskanäle für den Sauerstofftransport schaffen kann. AGM-Batterie, Vergleich zwischen AGM-, Flut- und Gel-Batterie
Missverständnisse über AGM-BatterienAufladung und Ladegeräte Alle Batterien müssen von
Zeit zu Zeit aufgeladen werden, um das Ungleichgewicht zwischen den Zellen auszugleichen (oder voll aufzuladen). AGM-Batterie hält die Ladung nicht: agm-Akku wird nicht geladen: Wenn ein normales Konstantstrom-Ladegerät zum Laden einer VR-Batterie verwendet wird, kann die Spannung die Grenze von 14,4 V überschreiten. Später jedoch erhitzt sich die Batterie, und schließlich beult sich der Behälter aus und kann auch platzen, wenn das Einwegventil nicht richtig funktioniert. Das liegt daran, dass die Rekombinationsreaktionen der Batterie nicht mit dem überschüssigen Sauerstoffgas fertig werden, das durch den höheren Ladestrom entsteht. Die Rekombinationsreaktion ist von Natur aus exotherm (wärmeproduzierend). Der höhere Strom erhöht die Wärme dieser Reaktion und kann zu einem thermischen Durchgehen führen. Im Gegensatz dazu kann die geflutete Batterie bis zu 16,5 V für eine volle Ladung mit reichlicher Gasung ohne Schaden bis zu 50ºC erreichen. Beim Laden muss man die geeignete Spannung wählen. Bei einer 12-V-Batterie kann ein Spannungsbereich von 13,8 bis 14,4 V für eine Vollladung gewählt werden. Da die VR-AGM-Batterie jeden Anfangsstrom aufnehmen kann, ohne Schaden zu nehmen, kann der Anfangsstrom auf jeden Wert eingestellt werden (normalerweise 0,4 Ampere, aber in der Praxis oder bei Schnellladung bis zu 5 Ampere). Je höher die gewählte Spannung und Stromstärke, desto geringer ist die Zeit, die für eine vollständige Aufladung benötigt wird. Bei einer vollständig entladenen Batterie dauert es etwa 12 bis 24 Stunden, bis sie wieder voll geladen ist. Im CC-CV-Modus ist der Anfangsstrom je nach vorheriger Entladung für etwa 3 bis 6 Stunden konstant. Wenn die Batterie zuvor nur zu 50 % entladen war, arbeitet der CC-Modus etwa 2 bis 3 Stunden lang und schaltet dann in den CV-Modus um. Wenn die Batterie zuvor zu 100 % entladen wurde, arbeitet der CC-Modus etwa 5 bis 6 Stunden lang und schaltet dann in den CV-Modus um. AGM-Batterie Irrglaube 2Der Austausch von AGM-Batterien oder Gel-Batterien ist derselbe wie der Austausch von Flutbatterien.Batterien mit gleicher Kapazität können ersetzt werden, wenn der Platz ausreicht. Die Bedeutung einer vollen Ladung: Kann man eine AGM-Batterie mit einem normalen Ladegerät laden?Wenn ein normales Konstantstrom-Ladegerät zum Laden der AGM VR-Batterie verwendet wird, sollte die Spannung genau überwacht werden. Sie kann den Grenzwert von 14,4 V überschreiten. Bleibt dies unbemerkt, erwärmt sich die Batterie. Später jedoch erhitzt sich die Batterie, und schließlich beult sich der Behälter aus und kann auch platzen, wenn das Einwegventil nicht richtig funktioniert. Das liegt daran, dass die Rekombinationsreaktionen der Batterie nicht mit dem überschüssigen Sauerstoffgas fertig werden, das durch den höheren Ladestrom entsteht. Die Rekombinationsreaktion ist von Natur aus exotherm (wärmeproduzierend). Der höhere Strom verschlimmert die Situation und erhöht die Hitze dieser Reaktion, was zu einem thermischen Durchgehen führen kann. Daher ist es nicht ratsam, ein normales Ladegerät zum Laden von AGM-Batterien zu verwenden. Wenn Sie jedoch das unten beschriebene Verfahren befolgen oder sich von einem VRLA-Batterieexperten beraten lassen, können Sie das normale Ladegerät sehr vorsichtig verwenden. Das Verfahren besteht darin, die Messwerte der Klemmenspannung (TV) zu verfolgen und sie in Abständen von 30 Minuten aufzuzeichnen. Sobald das Fernsehgerät 14,4 V erreicht hat, sollte der Strom ständig reduziert werden, so dass das Fernsehgerät nie über 14,4 V steigt. Wenn die Strommesswerte sehr niedrige Werte anzeigen (2 bis 4 mA pro Ah Batteriekapazität), kann der Ladevorgang beendet werden. Außerdem können die Leitungen eines Thermoelementes oder einer Thermometerkugel an den Minuspol der Batterie angeschlossen werden, und ähnlich wie bei TV-Messungen sollten auch die Temperaturwerte aufgezeichnet werden. Die Temperatur sollte 45ºC nicht überschreiten. Kann man einer AGM-Batterie Starthilfe geben?Ja, wenn die Spannungswerte identisch sind. Wie kann ich feststellen, ob ich eine AGM-Batterie habe?
Es gibt noch eine andere Methode, die allerdings sehr zeitaufwändig ist. Die Batterie muss vollständig aufgeladen werden, und nach einer Leerlaufzeit von 2 Tagen wird die Leerlaufspannung (OCV) gemessen. Wenn der OCV-Wert zwischen 12,50 und 12,75 V liegt,
handelt es sich möglicherweise um eine geflutete Batterie. Diese Angaben beruhen auf der Annahme, dass das endgültige spezifische Gewicht von gefluteten Batterien etwa 1,250 beträgt. Für VRLA-Batterien mit einer Kapazität von 24Ah und kleineren Werten liegt die endgültige spezifische Dichte bei etwa 1,360 und für VRLA-Batterien mit höheren Kapazitäten bei etwa 1,300 Wie erkenne ich, ob meine AGM-Batterie defekt ist? agm-Batterie hält die Ladung nicht
Lohnt sich eine AGM-Batterie? warum ist eine agm-batterie besser?Ja. Muss eine AGM-Batterie entlüftet werden? Muss eine AGM-Batterie entlüftet werden?Im Falle einer missbräuchlichen Überladung öffnen sich die in den Deckeln der VRLA-Batterien eingebauten Niederdruck-Rückschlagventile und schließen nach Ablassen des Überdrucks wieder. Daher ist es nicht
notwendig, die VRLA-Batterie zu entlüften. Kann ich eine AGM-Batterie durch Erhaltungsladung aufladen?Ja. [R.F. Nelson in Rand, D.A.J; Moseley, P.T; Garche. J ; Parker, C.D.(Eds.) Valve-Regulated Lead- Acid Batteries, Elsevier, New York, 2004, pp. 258]. Wann ist die agm-Batterie leer? Kann eine leere AGM-Batterie geladen werden? kann man eine leere agm-Batterie wiederbelebenJa. Das können wir erst sagen, nachdem wir den Akku einige Zeit lang aufgeladen haben. Es hängt auch vom Alter des Akkus ab. Beim Laden einer leeren AGM-Batterie ist die Klemmenspannung (TV) zunächst sehr hoch (bis zu 18-20 V bei einer 12-V-Batterie) und der Strom fast null. Wenn die Batterie zur Wiederbelebung fähig ist, wird der Fernseher langsam abfallen (fast auf 12 V) und das Amperemeter wird gleichzeitig beginnen, etwas Strom anzuzeigen. Dies zeigt an, dass die Batterie lebendig wird. Der Fernseher wird nun langsam hochgefahren, und der Ladevorgang wird auf die übliche Weise fortgesetzt und beendet. Eine unkonventionelle Methode besteht darin, die Entlüftungsventile vorsichtig zu entfernen und jeweils ein wenig Wasser hinzuzufügen, bis man ein paar Tropfen überschüssiges Wasser sieht. Jetzt, ohne die Ventile zu ersetzen, laden Sie die Batterie mit einem konstanten Strom (C/10 Ampere), bis die Klemmenspannung auf einen Wert von über 15 V steigt (denken Sie daran, dass wir die Ventile nicht geschlossen haben). Machen Sie eine kurze Pause und entladen Sie die Batterie durch einen geeigneten Widerstand oder eine Glühbirne. Messen Sie die Entladezeit bis zum Erreichen von 10,5 V (bei einer 12-V-Batterie). Wenn er mehr als 80 % der Kapazität liefert, wird er wiederbelebt. Bitte treffen Sie zu jeder Zeit persönliche Sicherheitsvorkehrungen. Welche Spannung hat eine vollständig geladene AGM-Batterie? agm-Batterie entladen - agm-Batterie UnterspannungEine voll geladene Batterie im zyklischen Betrieb hat eine Klemmenspannung (TV) von 14,4 V (bei 12 V-Batterien). Nach etwa 48 Stunden Ruhezeit stabilisiert sich der TV bei 13,2 V (wenn die spezifische Dichte bei der Erstbefüllung 1,360 betrug) (1,360 + 0,84 = 2,20 pro Zelle. Für eine 12-V-Batterie ist OCV = 2,2 *6= 13,2 V). Wenn die Kapazität der Batterie größer als 24Ah ist, beträgt das spezifische Gewicht 1,300. Die stabilisierte OCV beträgt somit 12,84 V. Wie hoch ist die maximale Ladespannung für eine 12-Volt-AGM-Batterie?AGM-Batterien, die für den zyklischen Betrieb vorgesehen sind, müssen mit konstantem Potenzial oder konstanter Spannung (CV-Modus) bei 14,4 bis 14,5 V geladen werden, wobei der Anfangsstrom normalerweise auf 0,25 Ampere begrenzt ist (d. h. 25 Ampere für eine 100-Ah-Batterie). Einige Hersteller lassen für den zyklischen Betrieb bis zu 14,9 V zu, wobei der Anfangsstrom auf 0,4 C begrenzt ist (d. h. 40 Ampere für eine 100-Ah-Batterie). [panasonic-batteries-vrla-for-professionals_interactive März 2017, S.22] Was sind die Ursachen für den Ausfall von AGM-Batterien?Ventilgeregelte Blei-Säure-Batterien (VRLA) wurden aufgrund ihrer guten Leistung und ihres niedrigen Preises als Energiequellen für verschiedene Anwendungen vorgeschlagen. Sie eignen sich auch hervorragend für Schwimmanwendungen. Leider führt jedoch eine intensive Nutzung der positiven Aktivmasse (insbesondere bei hohen Entladungsraten) zu einer Erweichung dieses Materials und damit zu einer Verkürzung der Lebensdauer der Batterie. Auch Netzwachstum und Netzkorrosion, Wasserverlust und Sulfatierung aufgrund von Schichtung und unzureichender Aufladung gehören zu den Ausfallmechanismen. Die meisten Ausfälle sind mit positiven Platten verbunden. Korrosion, Gitterwachstum und positive aktive Materialausdehnung und -erweichung Das Wachstum des Gitters kann einen internen Kurzschluss zwischen der positiven Platte und der negativen Lasche der Zelle verursachen. Die Fortsetzung des Ladevorgangs einer Batteriebank mit einer oder zwei kurzgeschlossenen Zellen verschlimmert den Temperaturanstieg und führt zum thermischen Durchgehen. Austrocknung (Wasserverlust) und Thermal Runaway in BatterienDas Austrocknen ist auch bei AGM-Batterien ein Problem. Dies ist auf das Laden mit einer unangemessen hohen Spannung in Verbindung mit einer höheren Temperatur zurückzuführen. Durch die Austrocknung erhöht sich die Rekombinationsreaktionsrate und der daraus resultierende Temperaturanstieg verschlimmert die Situation, was zu einem thermischen Durchgehen führt. Eine weitere Ursache ist die Fehlfunktion des Ventils. Wenn sie sich nach dem Öffnen nicht richtig schließt, dringt der Luftsauerstoff in die Zelle ein und oxidiert den NAM, was zur Sulfatierung führt. Die Gase werden entlüftet, und es kommt zur Austrocknung. Durch das Austrocknen kann die Sauerstoffrekombination mit einer hohen Säureschichtung in AGM-BatterienDie Tendenz des Schwefelsäureelektrolyten, seine Dichte mit zunehmender Tiefe einer hohen Zelle zu erhöhen, wird als Schichtung bezeichnet. Konzentrationsgradienten (“Säureschichtung”) treten im Elektrolyten überfluteter
Zellen leicht auf. Bei der Aufladung der Zellen wird Schwefelsäure in hoher Konzentration produziert. Bei gefluteten Zellen wird während des Ladevorgangs periodisch Gas erzeugt, wodurch der Elektrolyt aufgewirbelt und diese Probleme überwunden werden. Die Immobilisierung des Elektrolyten in einer VRLA-Zelle mit einem AGM-Separator reduziert die Tendenz zur Säureschichtung, beseitigt aber auch die mögliche Abhilfe für das Problem, da eine Begasung nicht möglich ist. Bei einem gelierten Elektrolyten sind Schichtungseffekte praktisch ausgeschlossen, da sich die im Gel immobilisierten Säuremoleküle unter dem Einfluss der Schwerkraft nicht frei bewegen können. Lecks aufgrund von Herstellungsfehlern bei AGM-BatterienEine unsachgemäße Konstruktion oder Ausführung kann zu Undichtigkeiten
zwischen Deckel und Säule führen. Auch die Dichtungen zwischen Deckel und Behälter können undicht werden. (Herstellungsfehler). Eine fehlende oder unsachgemäße Auswahl oder Fehlfunktion von Ventilen kann ebenfalls zu einem Entweichen von Gasen in die Atmosphäre führen. Ein Nichtverschließen nach dem Öffnen der Ventile kann zu einer beschleunigten Austrocknung und einem Kapazitätsverlust führen. Korrosion des negativen Gruppenstabs in AGM-BatterienDie Verbindung zwischen den Gruppenstäben und den Plattenfahnen kann korrodiert sein und sich möglicherweise lösen. Die Gruppenstablegierung muss korrekt spezifiziert werden und die Verbindung zwischen dem Gruppenstab und den Plattenfahnen muss sorgfältig hergestellt werden, insbesondere wenn es sich um einen manuellen Vorgang handelt. Was sollte eine 12-Volt-AGM-Batterie anzeigen, wenn sie voll geladen ist?Während des Ladevorgangs und am oder kurz vor dem Ende des Ladevorgangs kann die Klemmenspannung (TV) 14,4 für eine volle Ladung anzeigen. Kann man eine AGM-Batterie in jedes Auto einbauen?Ja. Vorausgesetzt, die Kapazitäten sind gleich und der Batteriekasten nimmt die neue Batterie auf. Warum sind AGM-Batterien so teuer?Die AGM-Batterie ist teurer als eine Flutbatterie, aber preiswerter als eine Gelbatterie. (d) Die Säure für die Herstellung des Elektrolyten und für andere Prozesse ist reiner als die in herkömmlichen Batterien verwendete. Sind AGM-Batterien besser als geflutete Bleibatterien?Ja. v. Die Wartungskosten der AGM-Batterie sind niedriger und werden über die gesamte Lebensdauer der Batterie berechnet, die höheren Anschaffungskosten werden durch diese Einsparung ausgeglichen. Ist eine Deep-Cycle-Batterie eine AGM-Batterie?Nicht alle Tiefzyklusbatterien müssen AGM-Batterien sein. Was ist eine Deep-Cycle-Batterie?Eine Deep-Cycle-Batterie kann während ihrer Nutzungsdauer immer etwa 80 % ihrer Nennkapazität liefern. Der Akku muss nach jeder Entladung wieder aufgeladen werden. Wie viel Volt sollte eine 12-Volt-Batterie anzeigen?Eine 12-Volt-Batterie
sollte mehr als 12 V anzeigen, wenn sie in gutem Zustand ist.
Wie weit kann man eine AGM-Batterie entladen?Wie jede andere Batterie kann eine 12-V-AGM-Batterie bei niedrigen Strömen (bis zu 3 Stunden) bis auf 10,5 V (1,75 V pro Zelle) und bei höheren Entladeströmen bis auf 9,6 V (1,6 V pro Zelle) entladen werden. Bei weiterer Entladung sinkt die Klemmenspannung sehr schnell. Über diese Endspannungswerte hinaus kann keine sinnvolle Energie gewonnen werden. Wie viel Volt sollte eine vollständig geladene AGM-Batterie haben?Eine vollständig geladene
Batterie (unter Wenn die Kapazität der Batterie größer als 24 Ah ist, beträgt das spezifische Gewicht 1,300. Die stabilisierte OCV beträgt somit 12,84 ± 0,5 V. Schwimmend betriebene Batterien haben Kann eine AGM-Batterie explodieren?Ja, einige Male. Die Hauptursache für eine Explosion innerhalb oder in der Nähe einer Batterie ist die Entstehung eines “Funkens”. Ein Funke kann eine Explosion verursachen, wenn die Wasserstoffgaskonzentration in der Batterie oder in der Umgebung etwa 2,5 bis 4,0 Volumenprozent beträgt. Der untere Grenzwert für das explosive Gemisch von Wasserstoff in Luft liegt bei 4,1 %, aber aus Sicherheitsgründen sollte der Wasserstoffanteil 2 % nicht überschreiten. Die Obergrenze liegt bei 74 %. Eine schwere Explosion erfolgt mit Gewalt, wenn das Gemisch 2 Teile Wasserstoff zu 1 Teil Sauerstoff enthält. Dieser Zustand tritt ein, wenn eine geflutete Batterie mit fest auf den Deckel geschraubten Entlüftungsstopfen überladen wird. Wie lädt man eine AGM-Batterie?Alle VRLA-Batterien sind nach einer der beiden folgenden Methoden zu laden: Ebenso hängt die Dauer, für die der Strom konstant bleibt, vom Ausgangsstrom ab, z. B. 0,1C A, 0,2C A, 0,3C A und 0,4C A, sowie von der Ladespannung, z. B. 2,25 V, 2,30 V, 2,35, 2,40 Vans 2,45 V. Je höher der Ausgangsstrom oder die Ausgangsspannung,
desto geringer ist die Verweildauer auf diesem Stromniveau. Bei der CC-Ladung werden die Spannungen normalerweise nicht kontrolliert. Daher besteht die Gefahr, dass die Zellen über einen längeren Zeitraum bei hohen Spannungen verbleiben. Dann kann es zu Gasbildung und Gitterkorrosion kommen. Andererseits gewährleistet die CC-Ladung, dass alle Zellen bei jedem Zyklus oder bei der Erhaltungsladung voll aufgeladen werden können. Beim CC-Laden ist eine Überladung möglich. Andererseits ist die Unterladung die Hauptgefahr bei CV-Modi Vor- und Nachteile der AGM-BatterieVorteile und Nachteile VORTEILE: 1 AGM-Batterien eignen sich aufgrund ihres geringen Innenwiderstands hervorragend für hohe Stromabnahmen und für Orte, an denen schädliche Dämpfe und Säurespritzer verboten sind. 5 AGM-Batterien sind aufgrund ihres Herstellungsverfahrens (AGM und Kompression) sehr
resistent gegen Vibrationen. Daher eignet er sich hervorragend für seegängige Boote und für Orte, an denen die Straßen für Schlaglöcher, Steigungen und Gefälle berüchtigt sind. 7 Da die AGM-Batterien aus sehr reinen Materialien in einer sauberen Atmosphäre hergestellt werden, ist die Selbstentladung sehr gering. Die Rate für AGM-Batterien beträgt 0,1 % pro Tag, während sie bei gefluteten Batterien fast das 10-fache beträgt. Daher müssen Batterien, die für eine lange Lagerung gedacht sind, seltener aufgeladen werden. Der Verlust beträgt nach 12 Monaten nur
30 %, wenn es bei 25 ºC gelagert wird, und bei 10 ºC sind es nur 10 %. 9 Die Wasserstoffgasentwicklung während des Floatens wird bei AGM-Batterien um den Faktor 10 reduziert. Die Belüftung des Batterieraums darf gemäß der Sicherheitsnorm EN 50 272-2 um den Faktor 5 reduziert werden. NACHTEILE: 1. Die Nachteile sind minimal. Die Kosten für die Batterie sind vergleichsweise höher. 4. Das Eindringen von Sauerstoff durch Undichtigkeiten im
Behälter, im Deckel oder in der Polbuchse führt zur Entladung der negativen Platte. Müssen AGM-Batterien gewartet werden?Nein. Allerdings müssen sie aufgeladen werden, wenn sie nicht benutzt werden. Die Batterien können bei normalen Temperaturen maximal 10 bis 12 Monate inaktiv gehalten werden. Bei niedrigeren Temperaturen ist der Verlust weitaus geringer. Wie wartet man eine AGM-Batterie?Normalerweise muss eine AGM-Batterie nicht gewartet werden. Obwohl die VRLAB-Hersteller angeben, dass während des Erhaltungsladebetriebs keine Ausgleichsladung erforderlich ist, ist es besser, die Batterien einmal in 6 Monaten (Batterien, die älter als 2 Jahre sind) oder in 12 Monaten (neue Batterien) aufzuladen, um eine längere Lebensdauer der Batterie zu erreichen. Dadurch werden alle Zellen ausgeglichen und auf den gleichen Ladezustand (SOC) gebracht. Müssen Sie eine neue AGM-Batterie aufladen?Im Allgemeinen verlieren alle Batterien aufgrund von Selbstentladung während der Lagerung und des Transports an Kapazität. Daher ist es ratsam, je nach der zwischen Herstellung und Installation/Inbetriebnahme verstrichenen Zeit eine Auffrischungsladung für einige Stunden vorzunehmen. Die 2-V-Zellen können mit 2,3 bis 2,4 V pro Zelle geladen werden, bis die Klemmenspannung die eingestellten Werte anzeigt und 2 Stunden lang auf diesem Niveau gehalten wird. Sind AGM-Batterien sicherer?AGM-Batterien (und Gel-Batterien) sind viel sicherer als geflutete Batterien. Sie sind auslaufsicher und geben kein Wasserstoffgas ab (wenn sie nach den Anweisungen des Herstellers ordnungsgemäß geladen werden). Wenn ein normales Ladegerät zum Laden einer AGM-Batterie verwendet wird, muss darauf geachtet werden, dass die Temperatur nicht über 50 ºC und die Klemmenspannung nicht über 14,4 V (bei einer 12-V-Batterie) steigt. Was ist die Erhaltungsspannung für AGM-Batterien?Die meisten Hersteller geben 2,25 bis 2,30 V pro Zelle mit einer Temperaturkompensation von – 3 mV/Zelle an (Bezugspunkt ist 25ºC). Der VRLA-Erhaltungsstrom ist also mehr als dreimal so hoch. Credits: [R.F. Nelson in Rand, D.A.J; Moseley, P.T; Garche. J ; Parker, C.D.(Eds.) Valve-Regulated Lead- Acid Batteries, Elsevier, New York, 2004, pp. 258]. Kann ich ein Erhaltungsladegerät für eine AGM-Batterie verwenden?Ja. Was ist eine Erhaltungsladung? Es handelt sich um eine Methode, bei der mit einem geringen Strom eine kontinuierliche Ladung erzeugt wird. Damit wird die Selbstentladung der AGM-Batterie kompensiert, wenn sie nicht an eine Last angeschlossen ist. Das war ein unerwartet langer Artikel!! Ich hoffe, es hat Ihnen gefallen! Kann ich eine normale Batterie gegen AGM tauschen?Das Umrüsten
Um die AGM-Batterie zu laden, darf man nur spannungsregulierte, externe Ladegeräte mit IU-Kennlinie und einem Ladeprogramm „AGM oder GEL“ verwenden. Auf keinen Fall die Verschraubungen einer AGM-Batterie öffnen. Weil der Elektrolyt im Glas-Vlies gebunden ist, muss kein Batteriewasser nachgefüllt werden.
Wo darf man keine AGM Batterie einbauen?Außerdem sollte man AGM Batterien nicht im Bereich des Motors einbauen, da dieser Typ von Batterie keine hohen Temperaturen verträgt. Bei zu hoher Hitze könnte die Zyklenfestigkeit und die Lebensdauer der Batterie stark beeinträchtigt werden.
Was passiert wenn man eine AGM Batterie mit einem normalen Ladegerät lädt?Ladegeräte mit konstantem Strom sind völlig ungeeignet zur Ladung von AGM Batterien. Auch der GEL Modus ist nicht für AGM Batterien geeignet!
Kann ich eine EFB Batterie durch eine AGM Batterie ersetzen?Kann ich eine AGM mit einer EFB austauschen? NEIN! Eine AGM mit einer EFB zu ersetzen ist wie das falsche Ersatzteil zu nutzen. Die Batterielebensdauer wird verkürzt und die Leistungen der Funktionen Start-Stopp und Komfort des Fahrzeugs werden geschwächt.
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