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Grundlagen des Bleiakkumulators (Quelle: MZ-Wissen von: jmar )

Verwendungsbereich von Bleiakkumulatoren 
Bleiakkus werden z.B. für Kraftfahrzeuge, für Notbeleuchtungsanlagen und für Telefonanlagen verwendet. 

Aufbau 
Ein Akkumulator kann aus einer einzigen Zelle bestehen. Eine Zelle hat eine Nennspannung von 2V. Für Spannungen über 2V werden mehrere Zellen in Reihe geschaltet. Eine Zelle besteht aus positiven und negativen Platten, dem Gefäß, und dem Elektrolyten. 

Die positiven Platten sind durch einen Plattenverbinder mit Anschlußpol zu einem Plattensatz verbunden, ebenso die negativen Platten. Positive und negative Plattensätze sind ineinander geschoben und zur Vermeidung von Kurzschlüssen zwischen den verschiedenen Platten durch Seperatoren getrennt. 

Das ganze Plattenpaket ist in einem Gefäß aus Hartgummi, Kunststoff oder Glas untergebracht. [Kraftfahrzeugakkus haben i.d.R. ein Kunststoffgehäuse. Glas kam früher vor allem bei Grossakumulator-Batterien z.B. in Vermittlungsstellen zu Einsatz.] 

Unterhalb des Plattenpaketes bleibt ein so genannter Schlammraum frei. Er ist erforderlich, damit der beim Betrieb entstehende Bleischlamm sich absetzen kann und die Platten nicht kurzschließt. Ortsveränderliche Zellen erhalten einen dichtschließenden Deckel, der eine mit einem gasdurchlässigen Stopfen oder Ventil verschlossene Öffnung zum Ein- und Nachfüllen des Elektrolyten besitzt. 

Als Elektrolyt verwendet man Schwefelsäure (H2SO4), die mit gereinigtem Wasser verdünnt ist. Bei geladenem Akkumulator ist die Säuredichte je nach Plattenart 1,20 bis 1,28 g/cm3. 

Bei den negativen Platten besteht die wirksame Masse in geladenem Zustand aus reinem Blei (Pb) in schwammiger Form. Bei den positiven Platten besteht die wirksame Masse in geladenem Zustand aus dunkelbraunem Bleidioxid (PbO2). 

Vorgänge im Bleiakkumulator 
Entladen  
Positive Elektrode 
Beim Entladen wandern die (H+) Ionen der Schwefelsäure mit dem Strom zur positiven Elektrode. Dort wird Schwefelsäure "verbraucht" und Wasser gebildet: 
PbO2 + (2H+) + H2SO4 + 2e => PbSO4 + 2H2O 
[e = Ladung eines Elektrons (Elementarladung, e = 1,602 * 10E-19 As] 

Negative Elektrode 
Die (SO4--) Ionen wandern bei der Entladung gegen den Strom zur negativen Elektrode. Die Elektronen bewegen sich im äußeren Stromkreis (und die Lampe brennt!). 
Pb + (SO4--) - 2e => PbSO4 

Durch das Entladen entsteht an beiden Elektroden Bleisulfat (PbSO4). 

Beim Entladen nimmt die Säuredichte ab. (s.o. "Schwefelsäureverbrauch" an der positiven Platte) 

Laden  
Beim Laden wird der ursprüngliche Plattenzustand wiederhergestellt, da der Ladestrom die entgegengesetzte Richtung hat. 

Positive Elektrode 
PbSO4 +(SO4--) + 2H2O - 2e => PbO2 + 2H2SO4 
Aus einem Molekül Bleisulfat wird also durch Aufnahme eines (SO4--) Ions und von zwei Wasser Molekülen (H2O) unter Abgabe von 2 Elementarladungen wieder ein Molekül Bleidioxid und 2 Moleküle Schwefelsäure. 

Negative Elektrode 
PbSO4 + (2H+) +2e => Pb + H2SO4 
Aus Bleisulfat wird unter Aufnahme von (H+) Ionen und Elementarladungen wieder Blei und Schwefelsäure. 

Beim Laden entsteht an der positiven Elektrode Bleidioxid. An der negativen Elektrode entsteht reines Blei. Es wird Wasser "verbraucht" und Schwefelsäure gebildet. 
Beim Laden steigt die Säuredichte. 

Die Säuredichte gibt also Aufschluss über den Ladezustand des Bleiakkus. Die Dichte kann mit einer Senkwaage (Aräometer) bestimmt werden. Diese sind im Handel unter dem Begriff Säureheber erhältlich.