Physikalische und chemische Grundlagen
für den naturwissenschaftlich versierten Kunden.

Zum Verständnis soll hier die Funktion eines Blei-Akkumulators beschrieben werden.

Diese Batterien bestehen aus einer Reihe von Zellen, die verbreitete 12 V Auto-Batterie hat z. B. 6 Zellen. Jede Zelle besteht aus einer Bleiplatte und einer Platte, die Blei(IV)-oxid trägt, beide in recht starker Schwefelsäure (Batteriesäure) eingetaucht. Die Blei(IV)-oxid-Platte ist der Plus-Pol und die Bleiplatte ist der Minus-Pol. Wenn die Batterie entladen wird, fließen Elektronen vom Minus-Pol über den oder die Verbraucher zum Plus-Pol, beim Laden werden die Elektronen in umgekehrter Richtung geschickt.

Blei und Blei(IV)-oxid sind in der Batteriesäure unlöslich. Beim Entladen entstehen aus Blei Blei(II)-Ionen und aus Blei(IV)-oxid ebenfalls Blei(II)-Ionen. Diese Blei(II)-Ionen sind in der Batteriesäure (zumindest weitgehend) löslich. Teilweise werden sie sich allerdings zu unlöslichem Bleisulfat verbinden, das sich auf den Zelleninnenoberflächen (Blei, Blei(IV)-oxid, Innenwände der Zelle) ablagert.

Durch die Ablagerung auf den Platten erhöht sich der innere Widerstand der Zelle, die Zellenspannung (außen verfügbare Spannung) sinkt. Außerdem steht das ausgefallene Bleisulfat nicht mehr ausreichend beim Ladevorgang zur Verfügung, da es durch Alterung quasi unlöslich geworden ist. Diese sogenannte Sulfatierung kann soweit führen, dass die Batteriespannung stark abnimmt. Als seltener Extremfall kann das an den Wänden und Zellen gebildete Bleisulfat auf den Boden absinken und einen Kurzschluss der Platten mit Außenspannung Null auslösen. Hierbei kann die Regeneration mit akkuSTAR aufwändig sein, daher ist es sinnvoll akkuSTAR frühzeitig einzusetzen.

Laden:

Entladen:

Im entladenen Zustand bei hoher Pb²⁺-Konzentration bildet sich umkehrbar aus Pb²⁺ und dem SO₄^2- schwer lösliches PbSO₄

Sulfatierung:

Die Reaktion II läuft nach einiger Zeit (Alterung, d.h. Oberflächenveränderung des PbSO₄) nicht mehr vollständig ab, d. h. das Pb²⁺ steht für den Ladevorgang nicht mehr vollständig zur Verfügung!

Der Entladevorgang findet auch ohne angeschlossene und eingeschaltete Verbraucher durch sogenannte Selbstentladung statt. Dadurch entlädt sich eine unbenutzte Batterie und durch die erhöhte Konzentration an Pb²⁺-Ionen wird Bleisulfat gebildet, das durch Alterung unlöslich wird. Die Pb²⁺-Ionen stehen dadurch nur noch teilweise für den nächsten Ladevorgang zur Verfügung.

Durch Zusatz von akkuSTAR zur Batteriesäure wird aus den beim Entladen gebildeten Pb²⁺-Ionen ein stabiler, aber löslicher Pb²⁺-Komplex (eine Art Versteck der Pb²⁺-Ionen), aus dem heraus die Reaktion I nicht mehr ablaufen kann.

Komplexierung:

Die Verbindung EDTA-Pb²⁺ ist im Gegensatz zu PbSO₄ leicht löslich und altert nicht. Das aus Gleichung IV frei werdende Pb²⁺ steht für den Ladevorgang vollständig zur Verfügung.