Säuredichte der Autobatterie

Die Säuredichte des Elektrolyts ist ein sehr wichtiger Parameter bei allen Blei-Säure-Batterien. Jeder Autobesitzer sollte wissen: Welche Dichte ist optimal, wie prüft man sie, und vor allem, wie erhöht man die Säuredichte (das spezifische Gewicht der Säure) in den einzelnen Zellen, die mit Bleiplatten und einer H2SO4-Lösung gefüllt sind, korrekt.

Die Überprüfung der Dichte ist ein Teil der Batteriewartung, zu der auch die Kontrolle des Elektrolytstands und die Messung der Batteriespannung gehören. Bei Bleiakkumulatoren wird die Dichte in g/cm³ gemessen. Sie verhält sich proportional zur Konzentration der Lösung und umgekehrt proportional zur Temperatur der Flüssigkeit (je höher die Temperatur, desto niedriger die Dichte).

Anhand der Elektrolytdichte lässt sich der Zustand der Batterie bestimmen. Wenn die Batterie die Ladung nicht hält, sollte daher der Zustand der Flüssigkeit in jeder einzelnen Zelle überprüft werden.

Die Dichte des Elektrolyts beeinflusst die Kapazität der Batterie und ihre Lebensdauer.

Die Messung erfolgt mit einem Aräometer (Säureheber) bei einer Temperatur von +25 °C. Weicht die Temperatur vom Sollwert ab, müssen die Messwerte korrigiert werden, wie in der Tabelle gezeigt.

Wir haben nun geklärt, was die Dichte ist und dass eine regelmäßige Überprüfung notwendig ist. Aber an welchen Zahlen sollte man sich orientieren? Welche Werte sind gut, welche schlecht und wie hoch muss die Säuredichte der Autobatterie sein?

Welche Dichte sollte die Batterie haben?

Die Einhaltung des optimalen Dichtewerts ist für die Batterie sehr wichtig. Die erforderlichen Werte hängen von der Klimazone ab. Daher sollte die Säuredichte basierend auf den Anforderungen und Betriebsbedingungen eingestellt werden. In gemäßigten Klimazonen (wie in Mitteleuropa) sollte die Dichte des Elektrolyts beispielsweise bei 1,25–1,27 g/cm³ ±0,01 g/cm³ liegen. In sehr kalten Regionen mit Wintern bis -30 Grad liegt sie um 0,01 g/cm³ höher, in heißen subtropischen Zonen um 0,01 g/cm³ niedriger. In Regionen mit extrem strengen Wintern (bis -50 °C) muss die Dichte auf 1,27 bis 1,29 g/cm³ erhöht werden, damit die Batterie nicht einfriert.

Viele Autobesitzer fragen sich: „Wie hoch sollte die Säuredichte im Winter und im Sommer sein, oder gibt es keinen Unterschied und die Werte sollten das ganze Jahr über gleich bleiben?“ Schauen wir uns das genauer an. Dabei hilft die Tabelle der Elektrolytdichte mit Unterteilung nach Klimazonen.

Außerdem sollte man bedenken, dass eine im Fahrzeug verbaute Batterie in der Regel nicht zu mehr als 80–90 % ihrer Nennkapazität geladen ist. Daher ist die Dichte des Elektrolyts etwas niedriger als bei Vollladung. Der Sollwert wird also etwas höher gewählt als in der Dichtetabelle angegeben, damit die Batterie auch bei starkem Temperaturabfall im Winter funktionsfähig bleibt und nicht einfriert. Im Sommer hingegen kann eine zu hohe Dichte zum „Gasen“ (Kochen) führen.

Tabelle der Elektrolytdichte in der Batterie

Die Dichtetabelle richtet sich nach der durchschnittlichen Monatstemperatur im Januar. Klimazonen mit Temperaturen bis -30 °C und gemäßigte Zonen mit Temperaturen nicht unter -15 °C erfordern keine saisonale Anpassung der Säurekonzentration. Das ganze Jahr über (Winter wie Sommer) sollte die Säuredichte nicht verändert, sondern nur überprüft werden. Man muss darauf achten, dass sie nicht vom Nennwert abweicht. Lediglich in extrem kalten Zonen, wo das Thermometer oft unter -30 Grad fällt (bis zu -50 °C), ist eine Anpassung zulässig.

Säuredichte im Winter

Die Dichte des Elektrolyts sollte im Winter 1,27 g/cm³ betragen (in Regionen mit Temperaturen unter -35 °C mindestens 1,28 g/cm³). Ein niedrigerer Wert führt zu einer Verringerung der elektromotorischen Kraft und zu Startschwierigkeiten bei Frost, bis hin zum Einfrieren des Elektrolyts.

Wenn die Dichte im Winter zu niedrig ist, sollte man nicht sofort Korrekturelektrolyt nachfüllen. Es ist viel sinnvoller, sich erst um eine qualitative Aufladung der Batterie mit einem Ladegerät zu kümmern.

Kurzstreckenfahrten von nur einer halben Stunde reichen nicht aus, damit sich der Elektrolyt erwärmt und die Batterie Ladung aufnimmt, da eine kalte Batterie kaum lädt. Dadurch steigt der Entladungsgrad von Tag zu Tag, und als Folge sinkt die Dichte.

Bei einer neuen und intakten Batterie beträgt das normale Schwankungsintervall der Dichte (voll entladen – voll geladen) 0,15–0,16 g/cm³.

Denken Sie daran: Der Betrieb einer entladenen Batterie bei Minustemperaturen führt zum Einfrieren des Elektrolyts und zur Zerstörung der Bleiplatten!

Anhand der Tabelle zur Abhängigkeit des Gefrierpunkts von der Dichte können Sie ablesen, bei welcher Minustemperatur sich Eis in Ihrer Batterie bildet.

Wie Sie sehen, friert eine zu 100 % geladene Batterie erst bei -70 °C ein. Bei 40 % Ladung friert sie jedoch schon bei -25 °C. Eine Restladung von 10 % reicht nicht nur nicht aus, um den Motor zu starten, die Batterie friert auch schon bei -10 °C komplett ein.

Wenn die Säuredichte unbekannt ist, kann der Entladungsgrad mit einem Belastungstester (Batterietester) geprüft werden. Der Spannungsunterschied zwischen den Zellen einer Batterie darf 0,2 V nicht überschreiten.

Wenn die Batterie im Winter zu mehr als 50 % und im Sommer zu mehr als 25 % entladen ist, muss sie nachgeladen werden.

Säuredichte im Sommer

Im Sommer leidet die Batterie unter Flüssigkeitsverlust. Da eine erhöhte Säuredichte den Bleiplatten schadet, ist es besser, wenn sie 0,02 g/cm³ unter dem Sollwert liegt (besonders in südlichen Regionen).

Im Sommer ist die Temperatur unter der Motorhaube deutlich erhöht. Dies begünstigt das Verdunsten von Wasser aus der Säure und beschleunigt die elektrochemischen Prozesse, was selbst bei minimal zulässiger Dichte (1,22 g/cm³ für warme, feuchte Klimazonen) eine hohe Stromabgabe gewährleistet. Wenn der Elektrolytstand allmählich sinkt, steigt die Dichte, was die Korrosion der Elektroden beschleunigt. Deshalb ist es so wichtig, den Flüssigkeitsstand zu kontrollieren und bei Bedarf destilliertes Wasser nachzufüllen. Tut man dies nicht, drohen Überladung und Sulfatierung.

Wenn die Batterie versehentlich entladen wurde, sollte man versuchen, sie mit einem Ladegerät wiederherzustellen. Vor dem Laden muss jedoch der Flüssigkeitsstand geprüft und ggf. verdunstetes destilliertes Wasser nachgefüllt werden.

Durch das ständige Nachfüllen von Wasser sinkt die Säuredichte mit der Zeit unter den Sollwert. Dann ist der Betrieb der Batterie gefährdet, und es wird notwendig, die Dichte wieder zu erhöhen. Um zu wissen, wie stark sie erhöht werden muss, muss man sie zunächst korrekt messen.

Wie prüft man die Säuredichte?

Um eine einwandfreie Funktion der Batterie zu gewährleisten, sollte die Säuredichte alle 15.000–20.000 km überprüft werden. Die Messung erfolgt mit einem sogenannten Säureheber (Aräometer). Dieses Gerät besteht aus einem Glasrohr, in dem sich ein Schwimmer befindet, sowie einer Gummipipette an einem und einem Saugball am anderen Ende. Zur Prüfung öffnet man den Stopfen einer Batteriezelle, taucht das Gerät in die Lösung und saugt etwas Elektrolyt an. Der schwimmende Messkörper zeigt auf der Skala den Wert an. Details zur korrekten Messung folgen weiter unten. Bei wartungsfreien Batterien ist der Vorgang anders – hier werden keine Geräte benötigt.

Indikator ("Magisches Auge") an einer wartungsfreien Batterie

Bei wartungsfreien Batterien wird der Zustand oft durch einen Farbindikator in einem Sichtfenster („Magisches Auge“) angezeigt. Grün bedeutet, dass alles in Ordnung ist (Ladezustand 65–100 %). Ist die Dichte gefallen und eine Nachladung erforderlich, erscheint der Indikator schwarz. Zeigt das Fenster weiß oder rot (je nach Hersteller), ist der Flüssigkeitsstand zu niedrig und es muss oft die Batterie getauscht werden (da Nachfüllen bei wartungsfreien Batterien meist nicht vorgesehen ist). Die genaue Bedeutung der Farben finden Sie auf dem Aufkleber der Batterie.

Schauen wir uns nun an, wie man die Dichte einer herkömmlichen Blei-Säure-Batterie selbst prüft.

Messen der Säuredichte

Um die Dichte korrekt zu messen, prüfen wir zuerst den Flüssigkeitsstand und korrigieren ihn bei Bedarf. Dann laden wir die Batterie auf. Die Messung erfolgt jedoch nicht sofort, sondern erst nach einigen Stunden Ruhezeit, da direkt nach dem Laden oder Nachfüllen von Wasser die Werte ungenau wären (Gasblasen verfälschen das Ergebnis).

Beachten Sie, dass die Dichte temperaturabhängig ist (siehe Korrekturtabelle oben). Halten Sie den Säureheber beim Ablesen auf Augenhöhe – der Schwimmer muss frei in der Flüssigkeit schwimmen, ohne die Wände zu berühren. Messen Sie jede Zelle und notieren Sie die Werte.

Tabelle: Ladezustand basierend auf der Säuredichte.

Zusammenhang zwischen Dichte, Spannung und Ladezustand

Eine stark abweichende, niedrige Dichte in einer einzelnen Zelle deutet auf einen Defekt hin (meist ein Kurzschluss zwischen den Platten, ein sogenannter Plattenschluss). Ist die Dichte in allen Zellen niedrig, deutet dies auf Tiefentladung, Sulfatierung oder Alterung hin. Die Dichteprüfung in Kombination mit einer Spannungsmessung (mit und ohne Last) ermöglicht eine genaue Diagnose.

Wenn Sie den Ladezustand über die Dichte ermitteln wollen, ohne die Batterie auszubauen, benötigen Sie den Säureheber, ein Multimeter und folgende Tabelle:

Falls nötig, wird die Dichte korrigiert. Dazu wird ein Teil des Elektrolyts entnommen und durch Korrekturelektrolyt (1,4 g/cm³) oder destilliertes Wasser ersetzt. Danach folgt eine 30-minütige Ladung mit Nennstrom und eine Wartezeit von einigen Stunden zum Ausgleich der Dichte. Wie man die Dichte genau erhöht, besprechen wir jetzt.

Wie man die Dichte in der Batterie erhöht

Eine Erhöhung der Dichte ist notwendig, wenn häufig Wasser nachgefüllt wurde, die Dichte für den Winterbetrieb zu niedrig ist oder nach mehrfachem, langem Überladen. Ein Anzeichen dafür ist, wenn die Batterie schneller leer wird. Neben dem vollständigen Aufladen gibt es zwei Methoden zur Erhöhung:

• Zugabe von konzentrierterem Elektrolyt (Korrekturelektrolyt);
• Zugabe von Säure.

Video-Anleitung zur Dichteprüfung (ggf. Untertitel nutzen).

Zum Erhöhen und Korrigieren der Elektrolytdichte benötigen Sie:

1) Säureheber (Aräometer);

2) Messbecher;

3) Säurefesten Behälter zum Mischen;

4) Säurepipette oder Saugball;

5) Korrekturelektrolyt oder Säure;

6) Destilliertes Wasser.

Der Ablauf ist wie folgt:

1. Aus der Batteriezelle wird eine kleine Menge Elektrolyt entnommen.
2. Stattdessen fügen wir die gleiche Menge Korrekturelektrolyt hinzu (um die Dichte zu erhöhen) oder destilliertes Wasser (Dichte 1,00 g/cm³), um sie zu senken.
3. Danach die Batterie ca. 30 Minuten laden, damit sich die Flüssigkeiten durch das „Gasen“ vermischen.
4. Nach dem Laden mindestens 1–2 Stunden warten, damit sich die Dichte stabilisiert, die Temperatur sinkt und Gasbläschen entweichen.
5. Dichte erneut prüfen und den Vorgang bei Bedarf mit kleineren Mengen wiederholen.

Um zu wissen, wie viel man austauschen muss, ist das Nennvolumen der Zelle hilfreich. Eine typische 55 Ah Autobatterie hat etwa 633 cm³ pro Zelle, eine 45 Ah Batterie ca. 500 cm³. Das Mischungsverhältnis ist grob: Schwefelsäure (40 %) zu destilliertem Wasser (60 %). Die folgende Tabelle hilft beim Erreichen der Zieldichte:

Formel zur Dichteberechnung

Hinweis: Die Tabelle geht von Korrekturelektrolyt mit 1,40 g/cm³ aus. Bei anderer Dichte ist eine Umrechnung nötig.

Wem die Berechnungen zu kompliziert sind, der kann sich schrittweise annähern:

Einen Teil der Flüssigkeit absaugen, das Volumen messen, und die Hälfte davon mit Elektrolyt ersetzen. Mischen (durch Schwenken oder Laden). Ist der Zielwert noch fern, den Vorgang mit kleineren Mengen wiederholen, bis das Ziel erreicht ist.

Dichte erhöhen, wenn sie unter 1,18 gefallen ist

Liegt die Dichte unter 1,18 g/cm³, reicht normaler Elektrolyt oft nicht aus; es muss eventuell Säure (1,8 g/cm³) zugegeben werden. Der Prozess ist ähnlich, aber man muss sehr vorsichtig dosieren, da die Dichte schnell ansteigt.

Die durchschnittliche Lebensdauer moderner Batterien beträgt bei korrekter Nutzung (keine Tiefentladungen, intakte Lichtmaschine) 4–5 Jahre. Maßnahmen wie das Anbohren des Gehäuses oder das komplette Auskippen und Neubefüllen sind absoluter Unsinn und gefährlich. Wenn die Platten zerfallen sind, hilft nichts mehr. Achten Sie auf den Ladestand, prüfen Sie rechtzeitig die Dichte und pflegen Sie Ihre Batterie – so hält sie am längsten.