Batteriegrundlagen & -sicherheit

Batteriegrundlagen und -sicherheit für Motorrad- und Powersport-Batterien

Was macht eine Batterie?

Batterien erfüllen drei Funktionen:

1. Sie erzeugen Strom zum Starten des Motors
2. Sie erzeugen zusätzlichen Strom, wenn das Ladesystem den Bedarf an elektrischer Energie nicht erfüllen kann
3. Sie sind Spannungsregler für das Ladesystem

Batteriekonstruktion und Batteriechemie

Bei einer Batterie handelt es sich um ein Gerät, das chemische Energie in elektrische Energie umwandelt.

Was befindet sich im Batteriegehäuse?

as Batteriegehäuse ist in Abschnitte (Zellen) unterteilt. Eine 12-Volt-Batterie hat sechs Zellen, die jede einzelne etwas über 2 Volt und zusammen ungefähr 12,7 Volt produzieren. Eine 6-Volt-Batterie besteht nur aus drei Zellen mit einer Gesamtspannung von etwas über 6 Volt.

Batteriekapazität

Die Größe und Anzahl der Bleiplatten in jeder Zelle haben eine direkte Auswirkung auf die Batteriekapazität und die Fähigkeit, Motoren verschiedener Größen zu starten. Mit wachsender Plattenoberfläche steigt auch die Anlassstromleistung. Die Stromerzeugungsfähigkeit der Batterie hängt direkt mit der Menge an aktivem Material (Blei) in den Platten zusammen.

Batteriechemie

Während des Entladens oder Aufladens einer Batterie werden Ionen (positiv oder negativ geladene) von den positiven und negativen Zellenplatten weitergeleitet. Die Platten sind durch einen durchlässigen, nicht leitenden Separator getrennt, der den Übertritt der Ionen ermöglicht. Während die Ionen von einer Platte zur anderen wandern, ändert sich auch das Säure-Wasser-Verhältnis der Batterie. Wenn die Batterie entlädt, sorgt das sich ändernde Säure-Wasser-Verhältnis dafür, dass die spezifische Dichte (SG) der Elektrolytlösung abnimmt. SG kann verwendet werden, um den Ladezustand einer Batterie zu messen. Eine SG von 1,160 gibt zum Beispiel an, dass die Batterie nur ungefähr 50 % Ladezustand hat. Der Prozess wird umgekehrt, wenn die Batterie lädt.

Die SG steigt an, wenn sich das Säure-Wasser-Verhältnis wieder zu größtenteils Säure ändert. Die Messung der SG kann nur an einer herkömmlichen Batterie vorgenommen werden, da sie über Einfülldeckel verfügt, von denen aus man Zugriff auf den Elektrolyt hat.

Wenn eine Batterie entlädt und sich die SG zu mehr Wasser (weniger Säure) ändert, wird Bleisulfat erzeugt, das die Zellenplatten bedeckt und die Oberfläche, auf der chemische Reaktionen ablaufen können, verringert. Dieser Prozess ist während der Entladung einer Batterie zwar normal, aber ein zeitiges Aufladen kann ihn umkehren und die nutzbare Oberfläche der Platten steigern. Ohne Aufladen wird sich weiter Bleisulfat bilden, das nach einer gewissen Zeit nicht mehr abzubauen ist. Wenn die Batterie zu stark entlädt, ist ein Gesamtausfall der Batterie die wahrscheinliche Folge.

Neben Sulfatierung kommt es in der Batterie auch vermehrt zu Korrosion, wenn sie in entladenem Zustand ist. Dieser Effekt auf die Bleiplatten und Anschlüsse in der Batterie wird durch die verringerte spezifische Dichte des Elektrolyten noch verstärkt. Das führt mit der Zeit zu einer verringerten Batterieleistung. Korrodierte Anschlüsse können zwar über ausreichend Integrität verfügen, um Zubehör mit niedrigem Energiebedarf zu unterstützen, haben aber nicht genügen Kraft, um den Weg für den für Motorstart notwendigen hohen Entladestrom zu bieten. In extremen Fällen kann es zu einem Ausfall der Anschlüsse und Schweißstellen in den Zellen und somit zu plötzlichem Batterieausfall kommen.

Ein weiterer Zustand, der häufig in entladenen Batterien auftritt, ist das Gefrieren des Elektrolyten. Dieser Zustand tritt nur bei tiefentladenen Batterien aufgrund des erhöhten Wassergehalts im Elektrolyt auf und entsteht aufgrund geringer spezifischer Dichte. Eine vollständig geladene Yuasa Batterie hat einen vorgeschlagenen Betriebstemperaturbereich von: -10°C bis 60°C

Batteriesicherheit

Von der Arbeit mit Batterien gehen mehrere Gefahren aus, zum Beispiel potenziell explosive Gase und korrosive Schwefelsäure. Die folgende aus 8 Punkten bestehende Sicherheitsliste wird Ihnen dabei helfen, diese Gefahren unter Kontrolle zu halten.

1. Kein Rauchen, keine Funken (durch statische Energie oder andere Quellen) oder offene Flammen in der Nähe von Batterien. Batterien können Wasserstoffgas erzeugen, das in Verbindung mit Sauerstoff stark entflammbar ist. Wenn sich diese Gase entzünden, kann das Batteriegehäuse platzen oder explodieren.
2. Lösen Sie bei dem Aufladen von herkömmlichen Batterien die Entlüftungsventile und lüften Sie den gesamten Ladebereich. Hohe Wasserstoff- und Sauerstofflevel in der Batterie können eine Brandgefahr darstellen.
3. Wenn sich die Batterie während des Aufladens so stark erhitzt, dass Sie sich nicht berühren können, unterbrechen Sie den Ladevorgang und lassen Sie die Batterie abkühlen, bevor Sie fortfahren. Übermäßige Hitze schadet den Platten und kann das Batteriegehäuse zum Platzen bringen.
4. Bei herkömmlichen Batterien ENTFERNEN SIE DIE ROTE DICHTUNGSKAPPE VOM ENTLÜFTUNGSBOGEN. Bringen Sie die Kappe nicht wieder an, nachdem Sie sie entfernt haben. Wird die Kappe nicht entfernt, könnten die in der Batterie enthaltenen Gase explodieren. Aus diesem Grund darf auch das Rückluftrohr niemals verbogen oder blockiert werden.
5. Befestigen Sie die Batterieladekabel korrekt an der Batterie: positiv auf positiv, negativ auf negativ. Entfernen Sie den Ladegerätstecker oder schalten Sie das Ladegerät aus, bevor Sie die Kabel anschließen oder trennen. Dadurch wird die Gefahr einer Funkenbildung während des Anschließens oder der Trennung der Kabel verringert.
6. Tragen Sie immer Augenschutz, Schutzhandschuhe und Schutzkleidung, wenn Sie eine Batterie handhaben.
7. Wischen Sie verschüttete Säure sofort auf. Verwenden Sie dafür eine Wasser-Backpulver-Lösung, um die Batteriesäure zu neutralisieren (1 Teil Backpulver und 10 Teile Wasser).
8. Vergewissern Sie sich, dass Säure-Füllbehälter deutlich gekennzeichnet und Arbeitsbereiche gut beleuchtet sind. Wenn Säure verschluckt wird oder in die Augen gelangt, ergreifen Sie umgehend Maßnahmen. Das Verschlucken oder die Aufnahme von Schwefelsäure kann zu ernsthaften inneren Verletzungen oder zum Tod führen.

Abhilfe bei Kontakt mit Schwefelsäure:

• Äußerlich – mit Wasser abspülen
• Innerlich – viel Milch oder Wasser trinken, gefolgt von Magnesiamilch, Pflanzenöl oder rohen, geschlagenen Eiern. Rufen Sie sofort einen Arzt
• Augen – mehrere Minuten mit Wasser spülen, sofort einen Arzt aufsuchen

Batterietypen

Jede Yuasa Batterie-Baureihe verfügt über eigene Funktionen, aus denen sich die Unterschiede in Preis und Leistung ergeben. Yuasa stellt zwei Batterietypen her: herkömmliche und Absorbed Glass Mat (AGM).
AGM-Batterien haben keine Einfülldeckel und werden manchmal auch als wartungsfreie Batterien oder VRLA (ventilregulierte Blei-Säure)-Batterien bezeichnet.

AGM-Batterien

AGM-Batterien sind kompakter als andere Typen, da sie keinen freien Elektrolyt enthalten. Dadurch sind sie „volumeneffizienter“. Da sie nur einmal zum Zeitpunkt der Aktivierung befüllt werden, sind die Einfüllöffnungen permanent mit einem Verschlussstopfen bedeckt. Sie haben außerdem kein Rückluftrohr. AGM-Batterien sind für die langfristige Lagerung in Fahrzeugen geeignet, darunter: Aufsitzmäher, Wassermotorräder, Scooter und Motorräder, die im Winter nicht benutzt werden.

Yuasas AGM-Batterien lassen während des Lade-/Entladevorgangs keine Gase in die Atmosphäre entweichen. Intern freigesetztes Gas wird in der Batterie rekombiniert, ein Rückluftrohr ist damit überflüssig. Eine AGM-Batterie kann verschlossen werden, da die negativen Platten in der Batterie nie vollständig geladen werden und daher kein Wasserstoffgas produzieren. Die positiven Platten erzeugen während des Entladevorgangs Sauerstoff, aber statt den Sauerstoff über ein Rückluftrohr freizusetzen, reagiert er mit dem geladenen aktiven Material auf den Platten und wird zu Wasser, bis die Batterie geladen ist und das Wasser sich in Säure umwandelt. Dieser Vorgang wird rekombinante Technologie genannt.

Die Separatoren zwischen den negativen und positiven Platten in einer AGM-Batterie sind aus einer speziellen Faser, die hitze- und säurefest ist. Durch dieses Design sind AGM-Batterien weniger anfällig für ein Verschütten von Säure, da sich in der Batterie weniger flüssige Säure befindet. Außerdem wird ein internes Sicherheitsventil im Falle einer versehentlichen Überladung verwendet. Das Ventil verfügt auch über eine Flammsperre, die das Risiko einer Explosion geringhält. Zu den Vorteilen einer AGM-Batterie gehören:

• Kein Auffüllen mit Wasser und keine Prüfung des Elektrolytstands
• Geringere Selbstentladung, da die Plattengitter aus einer besonderen Blei-Kalzium-Legierung hergestellt sind, die eine Ladung länger halten als andere Batterietypen
• Leichte, sofortige Aktivierung mit „Ein-Druck“-Elektrolytsäure-Behälter

Die meisten Yuasa Batterien sind entweder „werkseitig aktiviert“ (installationsbereit) oder als Trockenbatterie in einem Säurepack erhältlich. Die Batterien der Serien GYZ und YTZ sind nur als „werkseitig installiert“ erhältlich. Die Teilenummern für Trockenbatterien enden mit „-BS“, was für „bottle supplied“ (Säurepack mitgeliefert) (d.h. YTX14-BS, YTX20HL-BS usw.) steht.

Wenn Sie mit einer AGM-Batterie nachrüsten möchten, die nicht ursprünglich zur Fahrzeugausstattung gehörte, müssen Sie sich vergewissern, dass das Ladesystem eine geregelte Ausgangsspannung von 14,0 bis 14,8 Volt hat. Bei älteren Fahrzeugen produziert die Laderate für gewöhnlich geringere Spannungen, weswegen nur herkömmliche Batterien in Frage kommen.

Herkömmliche Batterien

Herkömmliche Batterien bieten eine gute Leistung und Lebensdauer zu einem niedrigeren Preis. Yuasa stellt diese Batterien in zwei Designs her: Herkömmliche (YuMicron) und herkömmliche Hochleistungsbatterien (YuMicron CX).

Sie haben gemeinsame Merkmale, die sich bei allen Yuasa Batterien finden lassen. Verschlossene, korrosionsbeständige Klemmen, Abdeckungen und Behälter aus hartem Polypropylen und hermetisch verschweißte Konstruktion. Sie teilen darüber hinaus auch Designmerkmale wie spezielle Separatoren und Trennwandkonstruktion. Yuasa YuMicron Batterien haben eine höhere Kaltstartfähigkeit (bis zu 30 %) als eine herkömmliche Standardbatterie. Die Plattenoberfläche in den YuMicron wird durch die Verwendung dünner High-Tech-Separatoren erweitert, die genügend Platz für zusätzliche Platten in jeder Zelle bieten.

Die YuMicron Batterien verwenden auch einen speziellen Zellenverbinder, der den Innenwiderstand senkt und die Startfähigkeit steigert, sowie eine spezielle Glasmatte, die Vibrationsschäden standhält. Der Unterschied zwischen YuMicron und YuMicron CX liegt in dem in den Platten verwendeten Material. Herkömmliche und YuMicron Batterien verwenden beide Blei-Antimon-Platten, während YuMicron CX Batterien Blei-Kalzium verwenden. Die Verwendung der Blei-Kalzium-Technologie bietet eine höhere Kaltstartfähigkeit, weniger Wasserverlust (bis zu 66 % im Vergleich zum Design einer herkömmlichen Batterie) und niedrigere Selbstentladeeigenschaften, wodurch die Batterie ihre Ladung länger erhält.

Batteriewerte

Die Leistung von Powersport-Batterien wird in Amperestunden (AH) und/oder Kaltstartfähigkeit (CCA) angegeben. Die Fähigkeit einer Batterie, eine bestimmte Menge Strom über eine bestimmte Zeit zu entladen, ergibt den AH-Wert.

Der AH-Wert basiert auf einer vollständig geladenen Batterie mit einer Leerlaufspannung von 13,0, die als vollständig entladen betrachtet wird, wenn die Spannung bei 25 °C 10,5 Volt erreicht. Die Amperestundenwerte sind in zweierlei Form auf das Batteriegehäuse gedruckt: 10-Stunden- und 20-Stundenwert.

Je größer die Batterieplattenfläche, umso höher der Amperestundenwert. Die Temperatur wirkt sich auch auf die AH aus, da niedrige Temperaturen die chemische Reaktion in der Batterie verlangsamen. Bei kalten Temperaturen liegt die AH-Kapazität der Batterie niedriger als bei warmen.

CCA gibt an, wie gut eine Batterie bei niedrigen Temperaturen Strom erzeugen kann. Genau wie der AH-Wert hängt auch der CCA-Wert von der Anzahl von Platten und ihrer Gesamtfläche ab. CCA stellt die Entladelast in Amps dar, die eine neue, vollständig geladene Batterie für einen kurzen Zeitraum bei -18 °C liefern kann. Allgemein lässt sich sagen, dass mit wachsender Motorgröße auch die Kaltstartanforderungen des Anlassermotors und somit die CCA-Batterieanforderungen steigen.