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Das Traktionsbatterie ist ein Batterie die zur Bereitstellung von elektrischer Energie für den Antrieb von elektrische Fahrzeuge. Es könnte um gehen ElektroautoFotos aber auch für Fahrzeuge innerbetrieblicher Transport (Gabelstapler, Stapler, Hubwagen, etc.) oder sogar Batteriezüge.
Die Kapazität einer Batterie
Die Kapazität einer Batterie hängt von der Gesamtoberfläche der Platten in jeder Zelle ab. Die Kapazität wird in Amperestunden (Ah) bei einer 5-stündigen Entladung und einer Elektrolyttemperatur von 30°C angegeben. Ein Akku mit einer Kapazität von 1.000 Ah kann theoretisch 5 Stunden lang Strom mit 200 A (1.000 Ah / 5 Stunden) liefern. Wenn dieselbe Batterie mit einem größeren Strom entladen wird, hält die Batterie relativ kürzer. Bei einem Entladestrom von 500A hält der Akku beispielsweise nicht 2 Stunden, sondern deutlich kürzer. Dies ist das Ergebnis relativ höherer (Wärme-)Verluste bei höherem Strom.
Nominale und effektive Kapazität
Eine Batterie mit 1.000 Ah hat eine effektive verfügbare Kapazität von 800 Ah. Eine Traktionsbatterie darf maximal zu 80 % entladen werden; eine tiefere Entladung führt unwiderruflich zum Verschleiß der Wirkmasse und damit zu einer geringeren Wirkleistung.
Die Batteriezelle
Eine Traktionsbatterie besteht aus einzelnen Zellen, die in einem Eisen- oder Kunststoffbehälter untergebracht sind. Der Eisenbehälter ist zum Schutz mit einer säurebeständigen Beschichtung versehen. Die Batteriezellen werden mittels Füllblechen in den Batteriebehälter eingespannt, die Füllbleche dienen auch zur Trennung der Zellen von der Batteriewand und als Kühlung zwischen den Zellen. Daher ist es wichtig, dass die Füllplatten über die Batterie verteilt sind.
Eine Zelle hat a Stromspannung von etwa 2 Volt. Werden alle Zellen mittels Kupfer- oder Bleiverbindungen in Reihe geschaltet, erhält man die gängigsten Batteriespannungen: 24, 36, 48, 72, 80 oder 96 Volt. Dies bedeutet, dass je nach gewünschter Batteriespannung jeweils 12, 18, 24, 36, 40 oder 48 Zellen in Reihe geschaltet sind. Es ist auch möglich, die Batterie in Reihe parallel zu schalten.
Aufbau einer Batteriezelle
Eine Batteriezelle besteht aus positiven und negativen Platten. Es gibt immer eine negative Platte mehr als positive.Die positive oder aktive Platte besteht aus einer Röhrenplatte, einer Anzahl von Bleistäben zusammen, die als Ganzes durch ein poröses Material geschützt sind, das wie a um die Platte gefaltet ist eine Art Umschlag. Der Raum zwischen den Stäben ist mit einer Bleidioxidpaste gefüllt. Die genaue Zusammensetzung dieser ist je nach Hersteller unterschiedlich und bildet einen Teil der Grundlage der Endqualität.
Die negative Platte ist ein Gitter aus reinem Blei. Die Teller sind in einem Bad von Elektrolyt: eine Mischung aus Wasser und Schwefelsäure.
Batterietypen
Blei-Säure-Batterie
sehen Blei-Säure-Batterie für den Hauptartikel zu diesem Thema.Beim Entladen einer Blei-Säure-Batterie findet ein chemischer Prozess statt. Die aktive Masse wird in Bleisulfat (PbSO4) umgewandelt.[Quelle?] Es Schwefelsäure im Elektrolyten (Wasser-Schwefelsäure-Gemisch) eine chemische Reaktion mit Blei und Bleidioxid eingeht. Auf diese Weise werden die Schwefelpartikel aus dem Elektrolyten extrahiert. Dadurch sinkt das spezifische Gewicht der Mischung und es bleibt Wasser zurück.
Die verfügbare Kapazität einer Batterie nimmt mit der Lebensdauer der Batterie ab. Diese Abnahme ist auf den Verschleiß der aktiven Masse in den Platten zurückzuführen. Dadurch kann eine Batterie zu maximal 80 % entladen werden.
Beim Laden läuft der umgekehrte Vorgang ab. Die Schwefelpartikel werden aus den Platten herausgearbeitet und bilden mit dem Wasser eine gleichmäßige Mischung: Elektrolyt.
Der Elektrolyt
Der Elektrolyt ist ein Gemisch aus Schwefelsäure und destilliertes Wasser und ist somit verdünnte Schwefelsäure. Es besteht ein direkter Zusammenhang zwischen dem spezifischen Gewicht und dem Zustand der Batterie. Eine „volle“ Batterie hat ein spezifisches Gewicht von 1.290 kg/Liter bei 30 °C. Bei einer Entladung der Batterie auf 20 % beträgt das spezifische Gewicht ca. 1.120 kg/Liter. Servicetechniker sprechen dann schnell von „eins – neunundzwanzig“ und „eins – zwölf“. Das spezifische Gewicht kann mit einer Säurewaage gemessen werden.
Batterien und Temperatur
Die verfügbare Kapazität hängt von der Temperatur des Elektrolyten ab. Bei 30°C gibt der Akku seine Nennkapazität ab. Allerdings stehen unter den gleichen Bedingungen bei einer Temperatur von 5 °C nur noch ca. 80 % der Nennleistung zur Verfügung. Wenn ein Akku längere Zeit in der Kälte steht, kann er weniger Kapazität liefern. Es gibt Akkus, die diesen Kapazitätsverlust deutlich geringer haben.
Laden eines Akkus: Ladefaktor (LF)
Um eine Batterie aufzuladen, muss mehr Energie zugeführt als freigesetzt wird. Der Ladefaktor einer Batterie ist das Verhältnis der geladenen Amperestunden zu den abgegebenen Amperestunden. Bei Standardbatterien, die mit einem Ladegerät mit Standard-Ladekennlinie (DIN 41772/3/4) geladen werden, beträgt der Ladefaktor 1,2.
Beispiel
Eine Batterie mit nominal 1.000 Ah lieferte 80%: 800 Ah. Bei einem Ladefaktor von 1,2 müssen 1,2 × 800 Ah = 960 Ah in die Batterie geladen werden.
Fortschrittliche Ladegeräte mit intelligenten Programmen oder sogar Säurezirkulation können einen deutlich niedrigeren Ladefaktor bieten. Das verbessert sofort den Wasserverbrauch, senkt die Energiekosten und verkürzt oft die Ladezeit.
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