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Schicht im Schacht: Manchmal versagt auch eine scheinbar voll geladene Batterie ihren Dienst. Der Werkstattfachmann sollte dabei an die Möglichkeit einer Säureschichtung denken.
Foto: Kuss
Schicht im Schacht: Manchmal versagt auch eine scheinbar voll geladene Batterie ihren Dienst. Der Werkstattfachmann sollte dabei an die Möglichkeit einer Säureschichtung denken.

Battterieprobleme beim Nfz

Ladehemmung

Defekte Batterien sind seit Jahren ein Dauerbrenner in den Pannenstatistiken. Doch nicht immer ist die Batterie tatsächlich auch die Problemursache. Häufig liegt es daran, dass eine ungeeignete Batterietype verbaut ist – oder etwas mit dem Ladeverhalten nicht stimmt.

Immer wieder beklagen Nutzfahrzeugbetreiber und Fuhrparkmanager, dass Starterbatterien ‚immer schlechter werden‘ und häufig schon nach einem Jahr oder sogar noch früher streiken. Das treibt nicht nur die Betriebskosten in die Höhe, sondern führt speziell im Fernverkehr immer wieder zu ‚kritischen Situationen‘, weil sich der Motor nach der gesetzlichen Ruhepause oder nach einer Übernachtung nicht mehr starten lässt. In der Regel ersetzt der Pannendienst den maroden Stromspeicher, um den Truck schnellstmöglich wieder auf die Straße zu bringen. Doch selbst ein schneller Notdiensteinsatz kostet wertvolle Zeit und bringt so manchen Tourenplaner in die Bredouille. Allerdings ist nicht in jedem Fall die Qualität des Power-Packs die Problemursache: Vielmehr haben sich in den vergangenen Jahren die Nutzungsbedingungen und damit Anforderungen an den Energiespeicher drastisch geändert.

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Verschiedene Ladezustände (v.l.n.r) einer Batterie vom optimalen (neuen) Zustand über die Entladephase bis hin zum Nachladen. Die Säule ganz rechts zeigt einen Stromspeicher mit Säureschichtung. Quelle: Banner
Foto: Banner Verschiedene Ladezustände (v.l.n.r) einer Batterie vom optimalen (neuen) Zustand über die Entladephase bis hin zum Nachladen. Die Säule ganz rechts zeigt einen Stromspeicher mit Säureschichtung. Quelle: Banner

Musste eine Nutzfahrzeugbatterie vor 50 Jahren lediglich Starter, Beleuchtung, Scheibenwischer und Radio mit elektrischer Energie versorgen, so sind über die Jahre zahlreiche elektrische und elektronische Sicherheits- und Komfortsysteme mit entsprechendem Energiehunger hinzu gekommen. Die Batterieexperten von Renault Trucks schätzen, dass sich der Strombedarf innerhalb von 30 Jahren nahezu verdreifacht hat. Mit der zunehmenden Elektrifizierung hat sich die Batterie quasi zu einer Schlüsselkomponente moderner Nutzfahrzeuge entwickelt. Deshalb ist die Wahl des zum Einsatzzweck passenden Energiespeichers bereits bei der Fahrzeugkonfiguration ein zentrales Thema. Aber auch der fachgerechte Batterieservice in der Werkstatt sowie die Batteriepflege durch den Fahrer und der richtige Ersatz ‚im Fall der Fälle‘ spielen eine wichtige Rolle, wenn es um Einsatzbereitschaft und Lebensdauer geht.

Höherer Strombedarf, kürzere Ladezeiten

Aufgrund der hohen Elektronikausstattung kommt es zu zahlreichen Lade- und Entladevorgängen, welche Standardstromspeicher überfordern und vorzeitig ausfallen lassen können. Die meisten Batterieprobleme treten erfahrungsgemäß im Fernverkehr auf, denn aufgrund des immensen Kostendrucks müssen Trucker immer öfter die Fahrerkabine als Hotelzimmer nutzen. Mit der Folge, dass sich die Batterie bei abgestelltem Motor aufgrund der vielen Verbraucher schneller und tiefer entlädt und deshalb häufiger und mehr nachgeladen werden muss.

Während der Fahrt übernimmt dies der Generator, allerdings muss sich die Batterie den gelieferten Strom mit den anderen aktiven Verbrauchern teilen. Im Extremfall verschlechtern sich deren Ladezustand und Kapazität permanent, was die Lebensdauer extrem verkürzt. Erschwerend kommt hinzu, dass die permanent hohe Fahrzeugauslastung immer weniger Spielraum für einen fachmännischen ‚lebensverlängernden‘ Batterieservice in der Werkstatt zulässt und auch der Fahrer kaum Gelegenheit hat, während der Ruhezeiten extern nachzuladen.

Phänomen Säureschichtung

Viele Starterbatterien versagen vorzeitig ihren Dienst, weil sie der Generator aufgrund des ungünstigen Einsatzprofils nicht ausreichend mit Energie versorgen kann. Besonders bei extremem Kurzstreckenbetrieb und/oder langen Stillstandszeiten kann die Energiebilanz der Batterie kippen und es zu einer schädlichen Tiefentladung kommen. Außerdem kann aufgrund einer Säureschichtung die aktive Masse der Batterie sulfatieren, was zu einem baldigen ‚Batterie-Tod‘ führt. „Das Phänomen der Säureschichtung tritt immer dann auf, wenn eine Batterie mit flüssigem Elektrolyten regelmäßig entweder stark zyklisch belastet oder mit einer zu geringen Spannung geladen wird oder nach einer Tiefentladung. Je tiefer die Entladung, desto schneller wird die Säureschichtung zum Problem“, berichten die Batteriespezialisten von Banner.

Bei einer Säureschichtung ist die Säuredichte innerhalb einer Batteriezelle ungleich verteilt: Die Säure mit hoher Konzentration sammelt sich unten, die niedrig konzentrierte oben in der Zelle. Daraus resultieren den Experten von Clarios zufolge vier unerwünschte Effekte, welche die Lebensdauer  der Batterie negativ beeinflussen:

  • Die hohe Säurekonzentration im unteren Teil der Zelle greift die aktive Masse und die Bleigitter an.
  • Durch die Säureschichtung steigt die Leerlaufspannung an, so dass das Batteriemanagementsystem (BMS) irrtümlich von einem höheren Ladezustand ausgeht und eine falsche Ladestrategie wählt, welche die Batterie zusätzlich belastet.
  • Die erhöhte Leerlaufspannung reduziert außerdem die Ladungsaufnahme, was zu einem Ladungsmangel führt.
  • Durch die unterschiedlichen Säuredichten kommt es zu einem internen Umladeprozess auf den Platten in den einzelnen Zellen. Dadurch sulfatiert ein Teil der aktiven Masse und die verfügbare Kapazität sowie die Kaltstartleistung nehmen drastisch ab.

Um dem Phänomen der Säureschichtung zu begegnen, haben die Batteriehersteller neue Produkte – AGM- und EFB-Batterien – mit speziellen Mischelementen entwickelt, welche eine permanente Zirkulation des Elektrolyts bewirken.

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Aufgrund der speziellen Konstruktion lassen sich bei der ‚Varta ProMotive AGM‘ bis zu 80 Prozent der Nennkapazität nutzen, ohne die Lebensdauer wesentlich zu beeinträchtigen. Spezielle Mischelemente verhindern zudem eine schädliche Säureschichtung. 
Foto: Clarios Aufgrund der speziellen Konstruktion lassen sich bei der ‚Varta ProMotive AGM‘ bis zu 80 Prozent der Nennkapazität nutzen, ohne die Lebensdauer wesentlich zu beeinträchtigen. Spezielle Mischelemente verhindern zudem eine schädliche Säureschichtung.