Morgens nach dem Aufstehen und beim Zähneputzen:
Was verwende ich dafür? Die elektrische Zahnbürste. Wie wird sie betrieben? Richtig, mit Akkus.
Etwas später: Ich setze am Tisch, trinke meinen Kaffe und nehme das Smartphone in die Hand. Wie wird es mit Strom versorgt? Natürlich mit einem Akku.
Nach dem Frühstück bin ich mit dem Fahrrad unterwegs (natürlich ein E-Bike, wie sich das heute so gehört). Auch das braucht Energie, damit ich mich nicht allzu sehr abstrampeln muss. Woraus? Natürlich aus einem leistungsstarken Lithium-Ionen-Akku.
Später am Tag: Ich nehme mein Handfunkgerät und gehe spazieren. Vielleicht kann ich oben auf der Anhöhe ein QSO führen. Womit wird das Funkgerät betrieben? Natürlich mit Akkus. (Hoffentlich habe ich nicht mal wieder vergessen, die Akkus aufzuladen, bevor ich die Handquetsche nutzen will.)
Was zeigt sich hier? Akkus sind überall. Ohne sie läuft heute kaum noch was. Und wenn die Akkus nicht mehr so wollen wie wir, dann meistens aus Altersschwäche oder wegen falscher Nutzung.
- Sie werden ständig nachgeladen, auch wenn das noch gar keinen Sinn macht (Notebook beziehungesweise Laptop)
- Sie werden nicht rechtzeitig geladen (wie bei mir und meinem Handfunkgerät).
- Sie werden kaum noch oder gar nicht mehr geladen. (Wo ist eigentlich mein Akkuschrauber? Ich weiß schon gar nicht mehr, wie der aussieht)
Wir sollten also die Akkus richtig nutzen, damit sie unsere Geräte immer mit genug Strom versorgen können. In unserer heutigen Welt ist schließlich Mobilität wichtig. Sie benutzen zuhause und unterwegs das Smartphone oder Tablet. Der Laptop ist dank Akku mobil. Werkzeuge sollen nicht nur immer griffbereit sein, sondern ohne lästige Kabel nutzbar.
Die Zeiten, in denen wir ausschließlich über Festnetztelefone kommunizierten (kennen Sie noch die kleinen gelben Häuschen mit den seltsamen Apparaten drin?) oder kabelgebundene Werkzeuge und Elektrogeräte nutzen, sind schon längst vorbei. Wir fahren sogar immer häufiger elektrisch. Diese neue Mobilität erfordert jedoch eine zuverlässige Stromversorgung für die Nutzung technischer Geräte und Werkzeuge.
Genau hier kommen Akkumulatoren, kurz Akkus, ins Spiel. Sie wandeln elektrische Energie in chemische Energie um und speichern sie für den späteren Gebrauch. Beim Nutzen der gespeicherten Energie wird dieser Vorgang umgekehrt.
Doch nicht alle Akkus sind gleich. Es gibt eine Vielzahl von Akkutypen, die sich in ihrer Bauweise, Kapazität, Lebensdauer und Umweltverträglichkeit unterscheiden. So sind in Smartphones und MP3-Playern kompakte und möglichst leichte Akkus gefragt. Diese Geräte werden oft unterwegs genutzt und müssen daher handlich sein. Im Gegensatz dazu benötigen Fahrzeuge größere und stärkere Batterien. Schließlich wollen Sie auch möglichst weit mit Ihrem Elektroauto, Elektroroller oder E-Bike kommen.
Deshalb wurden verschiedene Akkutypen entwickelt, um den Anforderungen unterschiedlicher Einsatzbereiche gerecht zu werden. Bei der Auswahl des richtigen Akkus ist es wichtig, den Verwendungszweck zu beachten.
- Sind hohe Kapazität, lange Lebensdauer oder Umweltverträglichkeit gefragt?
- Werden die Akkus regelmäßig genutzt oder auch mal einige Zeit gelagert?
- Welche Größe und Gewicht ist akzeptabel, und wie viel Energie muss bereitgestellt werden?
Die verschiedenen Akkuarten
Hier geht’s nun um die unterschiedlichen Akkuarten. Im Laufe der Zeit hat sich da so einiges angesammelt. Grund genug, die einzelnen Arten etwas näher zu betrachten. Hier sind die gängigsten Akkuarten und ihre Eigenschaften.
Nickel-Cadmium-Akkus
Nickel-Cadmium-Akkus gehören zu den Klassikern unter den Akkumulatoren und waren in der Vergangenheit in nahezu jedem mobilen elektronischen Gerät zu finden. Dies lag vor allem an ihrer Robustheit und Zuverlässigkeit.
Jedoch haben sie ihren Ruf wegen dem berüchtigten Memory-Effekt erworben, der erstmals bei dieser Art von Akkus festgestellt wurde. Dieser Memory-Effekt bewirkt, dass diese Akkus sich an die Spannung „erinnern“, bis zu der sie aufgeladen oder entladen wurden. Bei unsachgemäßer Ladetechnik kann die Kapazität solcher Akkus erheblich abnehmen.
Dieses Phänomen hat lange Zeit das Verhalten der Nutzer beeinflusst, und auch heute noch machen sich viele Menschen Sorgen über den Memory-Effekt beim Laden. Der Aufbau von Nickel-Cadmium-Akkus unterscheidet sich erheblich von dem anderer Akkus. Die Elektroden bestehen aus mehreren Platten, wobei der Minuspol Cadmium und der Pluspol Nickel enthält. Der Elektrolyt in diesen Akkus besteht aus flüssigem Kalium.
Es gibt auch zwei verschiedene Bauweisen von Nickel-Cadmium-Akkus: das offene und das geschlossene System. Geschlossene Zellen waren vor allem in handelsüblichen Batterien zu finden und ermöglichten einen mobilen Einsatz. Offene Systeme wurden hingegen in stationären Anwendungen verwendet.
Warum aber heißt es waren und wurden?
Heutzutage sind Nickel-Cadmium-Akkus praktisch nicht mehr im Einsatz. Dies liegt daran, dass sie aus ökologischen Gründen gesetzlich verboten wurden. Hauptursache hierfür ist das Cadmium, das eine erhebliche Umweltbelastung darstellt.
Darüber hinaus ist die Gefahr der Entsorgung solcher Akkus im Hausmüll zu groß. Eine fachgerechte Entsorgung von Batterien findet immer noch zu selten statt. Dies ist jedoch besonders wichtig bei den Nickel-Cadmium-Akkus. In älteren Geräten sind sie auch heute noch zu finden. Noch in vielen alten Geräten aus den 80er oder 90er Jahren dürften solche Akkus eingesetzt sein. Natürlich sind diese längst entladen. Aber irgendwann entsorgt werden müssen sie dennoch.
Schauen Sie doch mal nach, ob im Keller oder auf dem Dachboden noch Ihre alte VHS-Videokamera liegt, die Sie schon seit mehr als 20 (oder 30) Jahren nicht mehr in der Hand gehabt haben…
Nickel-Metallhydrid-Akkus
Wegen der Nachteile durch das in Nickel-Cadmium-Akkus verwendete Cadmium begann die Suche nach geeigneten Alternativen. Die waren Nickel-Metallhydrid-Akkus. Diese Akkus verwenden anstelle von Cadmium eine Metalllegierung und bieten eine deutlich höhere Energiedichte sowie eine geringere Anfälligkeit für den berüchtigten Memory-Effekt.
Gelegentlich kann jedoch der sogenannte Lazy-Battery-Effect auftreten, der auch als Batterieträgheitseffekt bekannt ist. Es kommt zu einem leichten Spannungsabfall in den Akkus, die öfter nur zum Teil entladen werden. Dieser Spannungsabfall ist jedoch minimal.
Eine Besonderheit im Aufbau von Nickel-Metallhydrid-Akkus ist die negative Elektrode. Sie besteht aus einer Metalllegierung, die auf einer Lochfolie angebracht ist. Für die positive Elektrode wird Nickelblech verwendet. Ein Separator verhindert den direkten Kontakt zwischen den beiden Elektroden und damit Kurzschlüsse. Der Elektrolyt in diesen Akkus besteht aus einer Kalilauge.
Diese Akkus finden wie die Nickel-Cadmium-Akkus oft Verwendung. Sie finden sie in Kinderspielzeug, elektrischen Zahnbürsten oder LED-Taschenlampen. Bei ihrer Verwendung muss die Selbstentladungsrate berücksichtigt werden. Diese liegt bereits am ersten Tag zwischen 5 und 10 Prozent, danach beträgt sie etwa ein halbes Prozent pro Tag. Bei der Lagerung ist darauf zu achten, dass die Akkus nicht vollständig entladen sind. Die Tiefentladung ist schädlich für die Akkus.
Lithium-Ionen-Akkus richtig nutzen
Lithium-Ionen-Akkus sind moderne Energiespeicher mit kompakter Bauweise. Es ist an sich keine neue Akkutechnologie. Die Anfänge gehen zurück bis in die 1970er Jahre. Aufgrund ihrer hohen Leistungsdichte spielen sie aber heute eine Schlüsselrolle in unserem Alltag.
Sie sind nicht nur in Smartphones, sondern auch in Laptops, Digitalkameras und Elektrowerkzeugen zu finden. Ihre hohe Energiedichte ermöglicht es, dass mobile Endgeräte und Wearables effizient arbeiten können.
Trotz ihrer Vorteile sind Lithium-Ionen-Akkus empfindlicher gegenüber anderen Modellen und erfordern eine sorgfältige Pflege, um ihre volle Leistungsfähigkeit und Lebensdauer zu erhalten. Und um möglichst nicht in Flammen aufzugehen (keine Angst, so schnell geht das auch nicht).
Lithium-Ionen-Zellen bestehen aus zwei Elektroden, wobei die positive Elektrode aus Lithium-Metalloxid und die negative aus Graphit besteht. Ein Separator zwischen den beiden Elektroden verhindert Berührungen und somit Kurzschlüsse. Während des Lade- und Entladevorgangs wird Energie in Lithium-Ionen übertragen, die aufgrund ihrer winzigen Größe problemlos den Separator durchdringen können.
Ein entscheidender Punkt bei Lithium-Ionen-Akkus ist die Wahl des Elektrolyten, der absolut wasserfrei sein muss, da Lithium mit Wasser stark reagiert. In der Regel wird ein brennbares Lösungsmittel verwendet. Der Umgang mit Lithium-Akkus ist daher nicht ohne Risiken. Ein Kurzschluss im Akku kann im schlimmsten Fall zur Entzündung des Elektrolyten führen.
Es gibt verschiedene Typen von Lithium-Ionen-Akkus, weshalb es schwierig ist, eine allgemeine Aussage über Kapazität und Lebenserwartung zu treffen. Man spricht von einer durchschnittlichen Lebensdauer von etwa fünf Jahren. Oft lassen sich die Akkus aber problemlos wesentlich länger nutzen. Aber es treten gewisse Kapazitätsverluste auf, da auch diese Akkus Verschleißteile sind.
Lithium-Ionen-Akkus haben eine Nennspannung von 3,6 bis 3,7 Volt, was sie von AA- und AAA-Batterien mit deutlich niedrigerer Spannung unterscheidet. Ich erwähne das hier, da es AA-Lithium-Ionen-Akkus gibt, die 3,7 Volt liefern, im Gegensatz zu 1,2 Volt bei den NiMH-Akkus. Setzen Sie also bloß keine solchen Litium-Ionen-Akkus in ein Gerät ein, das NiMH-Akkus mit 1,2 Volt Batteriespannung benötigt.
Der Trend geht hin zu immer kleineren und kompakteren Geräten, was die Entwicklung von Lithium-Ionen-Akkus vorantreibt. In jüngster Zeit wurden zwar Fortschritte erzielt, aber es bleibt noch Raum für weitere Innovationen.
Lithium-Polymer-Akkus: die Innovation unter den Lithium-Akkus
Lithium-Polymer-Akkus sind eine spezielle Variation der Lithium-Ionen-Akkus. Sie bieten Vorteile durch ihre äußerst kompakte Bauweise und das geringe Gewicht. Das gilt besonders, wenn man die Kapazität und Leistung der Akkus berücksichtigt. Ursprünglich schienen sie wie ideale Energiequellen für mobile Endgeräte und Wearables zu sein.
Jedoch sind sie empfindlich gegenüber Temperaturschwankungen. Das führte schließlich dazu, dass in solchen Geräten meistens herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus verwendet werden.
Trotzdem setzen einige Hersteller vermehrt auf Lithium-Polymer-Akkus, nicht zuletzt wegen der kostengünstigen Produktion dieser Akkus. Käufer, die auf Schnäppchen und Sonderangebote achten, finden häufig Geräte mit solchen Lithium-Polymer-Akkus.
Lithium-Polymer-Akkus setzt man gerne in Solarfahrzeugen und Elektroautos ein. Der Aufbau und die Funktionsweise von Lithium-Polymer-Akkus ähneln denen von Lithium-Ionen-Akkus. Es gibt jedoch feine Unterschiede. Anstelle eines flüssigen Elektrolyten verwenden sie eine feste oder gelartige Folie. Dies ermöglicht den Einsatz eines flexibleren Gehäuses. Ebenso werden herkömmliche Rund- oder Flachzellen hergestellt.
Ein weiterer Unterschied besteht in der etwas geringeren Energiedichte von Lithium-Polymer-Akkus, was häufigeres Aufladen erforderlich macht. Vorteilhaft ist, dass die Akkus stufenweise aufgeladen werden können, da der Memory-Effekt praktisch nicht auftritt.
Standardmäßig weisen Lithium-Polymer-Akkus eine Nennspannung von 3,6 Volt auf. Sie eignen sich daher gut für Anwendungen, bei denen kurzfristig eine hohe Energiemenge benötigt wird. So werden sie werden gerne in Drohnen als Stromversorgung verwendet. Hier liefern sie zum Teil Stromstärken in Höhe eines Mehrfachen ihrer Nennkapazität.
Für den dauerhaften Einsatz sind sie weniger geeignet, da sie häufigeres Aufladen erfordern und empfindlicher auf Umgebungstemperaturen reagieren. Sowohl Tiefentladungen als auch Überladungen sollte man unbedingt vermeiden.
Bleiakkus
Bleiakkus, auch bekannt als Blei-Säure-Akkus, zählen zu am längsten verwendeten Akkuarten. Sie zeichnen sich vor allem durch ihre hohe Strombelastbarkeit aus. Sie finden daher Verwendung in Anwendungen, in denen große Stromstärken benötigt werden.
Im Gegensatz zu modernen, mobilen Akkus sind sie jedoch weniger geeignet für den alltäglichen Gebrauch in Geräten, die eine hohe Mobilität erfordern. Ein weiterer Nachteil ist die Umweltbelastung durch Blei und Schwefelsäure, weshalb die Entsorgung solcher Akkus aufwendig ist. Daher wurde bereits in der Vergangenheit intensiv nach Alternativen zu den Bleiakkus gesucht. Heutzutage setzt man Bleiakkus in Fahrzeugen oder als Energiespeicher für Solaranlagen ein.
Ein Bleiakku besteht aus Bleiplatten, die in einem säurefesten Behälter angeordnet sind. Die Platten für den Pluspol bestehen aus Bleioxid, die für den Minuspol aus metallischem Blei. Die Platten sind von einem Elektrolyten umgeben, der in diesem Fall Schwefelsäure ist. Normalerweise sind mehrere Bleiplatten in einem solchen Akku gestapelt. Diese dürfen nicht miteinander in Kontakt kommen, da es dann zu einem Kurzschluss kommt. Aus diesem Grund sind im Akku Separatorplatten eingebaut, um den Kontakt zwischen den einzelnen Platten zu verhindern.
Blei und Schwefelsäure stellen eine erhebliche Umweltbelastung dar. Es gibt auch spezielle Varianten von Bleiakkus, wie Blei-Gel-Akkus und Blei-Vlies-Akkus, die leicht abweichende Verfahren verwenden. Die Zellen eines solchen Akkus haben wie andere Bleiakkus auch eine Nennspannung von 2 Volt.
Die Lebensdauer von Bleiakkus hängt sowohl von ihrer Qualität als auch von der richtigen Pflege ab. Günstige Akkus haben in der Regel eine Lebensdauer von zwei bis vier Jahren, während hochwertige Ausführungen durchaus bis zu zehn Jahre halten können. Dabei ist es entscheidend, Tiefentladungen zu vermeiden, da diese irreversible Schäden an den Bleiakkus verursachen können.
Weitere Akkuarten:
Nickel-Eisen-Akkus
Nickel-Eisen-Akkus stellen eine Weiterentwicklung der Nickel-Cadmium-Akkus dar, die einen entscheidenden Vorteil bieten: Sie verzichten auf das giftige Cadmium und können daher bedenkenlos in Deutschland verkauft werden. Dies macht sie zu einer umweltfreundlicheren Alternative zu Nickel-Cadmium-Akkus.
Eine weitere bemerkenswerte Eigenschaft dieser Akkus ist ihre außergewöhnliche Langlebigkeit. Selbst unter anspruchsvollen Bedingungen können sie im Durchschnitt acht Jahre verwendet werden, wenn Sie die Akkus richtig nutzen. Bei geringerer Belastung und guter Pflege können sie sogar erstaunliche 25 Jahre oder etwa 3.000 bis 4.000 Ladezyklen erreichen.
Typische Anwendungsgebiete für Nickel-Eisen-Akkus sind Kraft- und Schienenfahrzeuge sowie unterbrechungsfreie Stromversorgungssysteme (USV-Systeme). Der Aufbau dieser Akkus ähnelt dem von Nickel-Cadmium-Akkus, jedoch ohne den Einsatz von giftigem Cadmium. Der Elektrolyt besteht aus Kalilauge. Es muss ein Luftabschluss gewährleistet sein, um den Akku vor Kohlendioxid zu schützen. Dies wird normalerweise durch eine Ölschicht auf den Elektroden erreicht, setzt man auch Überdruckventile ein.
Die Gehäuse werden im Gegensatz zu früher hauptsächlich aus Kunststoff hergestellt. Das macht sie leichter und flexibler in der Anwendung. Früher verwendete man Bleibehälter zu diesem Zweck.
Nickel-Eisen-Akkus weisen zwar eine relativ geringe Energiedichte und eine Spannung von etwa 1,3 Volt auf, was ihre Einsatzmöglichkeiten einschränkt. Dennoch sind sie aufgrund ihrer außergewöhnlichen Langlebigkeit und Widerstandsfähigkeit sehr wirtschaftlich. Obwohl die Kosten für die Anschaffung etwas höher ausfallen können, zahlen sich die Mehrkosten oft schon nach kurzer Zeit aus.
Lithium-Eisenphosphat-Akkus
Lithium-Eisenphosphat-Akkus sind eine spezielle Variante der Lithium-Ionen-Akkus und finden vor allem Anwendung, wenn eine mittlere Energiedichte (unter 3.000 W/kg) und eine hohe Belastbarkeit gefragt sind. Im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus zeichnen sie sich durch ihre außergewöhnliche Widerstandsfähigkeit und Zyklenfestigkeit aus. Auch nach etlichen Lade- und Entladezyklen haben sie eine relativ hohe Restkapazität.
Die Akkus können oft deutlich mehr als 1.000 Mal aufgeladen werden, wenn Sie die Akkus richtig nutzen. Ein beliebtes Einsatzgebiet für Lithium-Eisen-Phosphat-Akkus sind autonome Rasenmäher, die nur eine begrenzte Menge Energie benötigen, um in verschiedenen Witterungsbedingungen zu arbeiten. Hier macht sich der weite Temperaturbereich bezahlt, der für die Lagerung und den Betrieb der Akkus gilt.
Ebenfalls gewinnen Lithium-Eisen-Phosphat-Akkus zunehmend an Bedeutung im Bereich der führerlosen Transportsysteme (FTS). Der grundlegende Aufbau dieser Akkus ähnelt dem von herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus, jedoch unterscheiden sie sich durch die verwendeten Materialien. Statt einer Lithium-Metalloxid-Elektrode, die in der Regel Kobalt enthält, wird bei Lithium-Eisen-Phosphat-Akkus eine Elektrode aus Lithium-Eisenphosphat eingesetzt.
Die Akkusysteme im Überblick
| Akku-Art | Vorteile | Nachteile |
| Nickel-Cadmium (NiCD) | leicht und leistungsfähig unkompliziert in der Handhabung | durch die Verwendung von Schwermetall nicht umweltfreundlich mögliche Einschränkung durch EU-Richtlinien |
| Blei (Pb) | günstige Herstellung hohe Strom-Abgabe unkompliziertes Laden und Entladen | hohes Gewicht der Akkus umweltschädliches Material Einschränkungen durch EU-Richtlinien möglich |
| Lithium-Ionen (Li-Ion) | hohe Kapazität hohe Stromstärke geringe Selbstentladung recycelfähige Materialien | relativ teure Herstellung spezielles Ladegeräte notwendig |
| Lithium-Polymer (LiPo) | hohe Zellenspannung niedriges Gewicht geringe Selbstentladung | relativ teure Herstellung schnelle Alterung empfindlich beim Aufladen spezielles Ladegerät erforderlich |
| Nickel-Metallhydrid (NiMH) | mehr Kapazität hochstromfähig geringe Umweltbelastung schafft bis zu 1.000 Ladezyklen | hitzeempfindlich hohe Selbstentladung aufwendige Akkupflege notwendig |
Die Nennspannung bei Akku-Rundzellen
Die Nennspannung beträgt bei NiCd- und NiMH-Akku-Rundzellen 1,2 Volt. Die meisten Geräte, die für eine Batteriespannung von 1,5 Volt ausgelegt sind, können problemlos auch mit der geringeren Spannung von Akkus betrieben werden. Bedenken Sie aber, dass sich die Spannungsdifferenz mit zunehmender Zellenanzahl multipliziert.
Was bedeutet die Akkukapazität?
Die Kapazität wird in Milli-Amperestunden (mAh) gemessen und bezieht sich auf den Entladestrom des Akkus. Die tatsächlich verfügbare Kapazität hängt von verschiedenen Faktoren ab. Sie ist ein wichtiger Faktor für die Leistung eines mobilen Endgeräts und gibt an, wie viel elektrische Ladung der Akku über eine bestimmte Zeit liefern kann.
Diese Kapazität wird in Amperestunden (Ah) oder Milliamperestunden (mAh) gemessen, was tausendstel Amperestunden entspricht. Eine Milliamperestunde beschreibt die Menge an Ladung, die in einer Stunde mit einem konstanten Strom von einem Milliampere fließt.
Im Allgemeinen gilt folgendes:
- Je höher die Akkukapazität oder die bereitgestellte Energiemenge ist, desto länger hält der Akku.
- Angenommen, ein Akku hat eine Nennkapazität von 2.500 Milliamperstunden.
- Ein daran angeschlossenes Gerät verbraucht im Dauerbetrieb 250 Milliampere pro Stunde.
- Dies würde zu einer Laufzeit von zehn Stunden führen.
- Mit einer Akkukapazität von 3.000 oder 4.000 Milliamperstunden wären es entsprechend 12 oder 16 Stunden.
Die tatsächliche Akkulaufzeit hängt jedoch von vielen weiteren Faktoren ab. Ein wichtiger Faktor ist die durchschnittliche Stromaufnahme des Gerätes, das am Akku angeschlossen ist. Je leistungsfähiger das Gerät ist, desto mehr Energie verbraucht es, und desto schneller ist auch der Akku leer. Es ist daher möglich, zum Beispiel Werkzeuge mit gleicher Akkukapazität unterschiedliche Laufzeiten aufweisen.
Welche Akkukapazität ist ideal?
In den letzten Jahren ist die Akkukapazität bei einigen Akku-Bauarten stetig gestiegen. Die Nennkapazitäten neuer und moderner Akkus reichen von etwa 3.000 bis über 5.000 Milliamperstunden. Die Akkukapazität hängt vor allem von der Preisklasse ab. Günstigere Akkus haben oft eine Kapazität von 3.000 bis 4.000 Milliamperstunden, während teurere Akkus zum Teil deutlich höhere Kapazitäten bieten.
Welcher Typ für welche Anwendung?
- Akku-Typ Nickel-Cadmium (NiCd): Modellbau, elektr. Zahnbürsten, Akkuwerkzeuge
- Akku-Typ Nickel-Metall-Hydrid (NiMH): früher Handys, schnurlose Telefone, Camcorder, Digitale Cameras, Rasierer, heute und unter anderem Taschenlampen, elektrische Zahnbürsten,
- Batterien-Typ Zink Kohle: für weniger anspruchsvolle Anwendungen wie Taschenlampen, Spielzeuge
- Batterien-Typ Alkali Mangan: Wird hoher Stromanforderung und Dauernutzung gerecht, Anwendung in tragbaren Audiogeräten, Fotoapparaten, Spielen
- Batterien-Typ Zink-Luft: durch die hohe Belastbarkeit Anwendung in Hörgeräten
- Batterien-Typ Lithium, Merkmale: hohe Belastbarkeit, niedrige Selbstentladung, Anwendung: Fotoapparate mit hohem Strombedarf (Blitz), elektronische Datenspeicher
- Batterien-Typ Silberoxid, Merkmale: hohe bis mittlere Belastbarkeit, Anwendung: Uhren, Fotoapparate, Taschenrechner
Die verschiedenen Ladevorgänge
Bei der Ladung mit konstantem Strom beziehen sich die Stromwerte immer auf die Nennkapazität. Es gibt verschiedene Ladetypen:
- Standard-Laden: Dauer: 14 – 16 Stunden, Strom: 1/10 der Nennkapazität.
- Beschleunigtes Laden: Dauer: 4 – 6 Stunden, Strom: 3/10 bis 4/10 der Nennkapazität.
- Schnellladen: Dauer: 1 – 1,5 Stunden, Strom: 1 bis 1,5-fache der Nennkapazität.
- Erhaltungs-Laden: Dauer: kontinuierlich, Strom: 1/30 der Nennkapazität. Dieser Ladetyp gilt für alle Zellen. Der Ladetyp 3 gilt nur für speziell dafür gekennzeichnete Akkus.
Akkus richtig nutzen: das richtige Ladegerät
Die Qualität des Ladegeräts ist entscheidend für die Leistungsfähigkeit eines Akkus. Billig-Ladegeräte ohne elektronische Entlade- und Ladekontrolle können die Akkus sehr schnell beschädigen. Die Investition in ein hochwertiges Ladegerät zahlt sich bei regelmäßiger Akkunutzung aus. Mikroprozessorgesteuerte Ladegeräte erkennen den Akkutyp und dessen Ladezustand, was zu einem längeren Akkuleben und höherer Leistung führt. Diese Ladegeräte bieten oft zusätzliche Akku-Pflegeprogramme.
So laden Sie Ihre Akkus am besten
Die Akkus sollten nur so lange geladen werden, bis sie ihren maximalen Ladezustand erreicht haben. Überladen kann die Zellen erhitzen und beschädigen. Hochwertige Ladegeräte verfügen über eine Abschaltvorrichtung.
Beim Normalladen mit geringem Ladestrom ist der Akku frühestens nach 12–16 Stunden voll. Das Risiko des Überladens bleibt gering, da die Wärmeentwicklung nach Abschluss des Ladevorgangs relativ niedrig ist.
Verwenden Sie prozessorgesteuerte Ladegeräte. Diese erkennen zuverlässig den vollständig geladenen Akku und verhindern eine Überladung. Sie verwenden verschiedene Parameter der Ladekurve zur Erkennung.
Weitere wichtige Gerätefunktionen
Nutzen Sie die Entlade-Funktion, falls vorhanden. Ein NiCd-Akku sollte vor jedem Laden bis zu seiner Entlade-Schlussspannung von 0,9 V pro Zelle entladen werden, um den Memory-Effekt zu verhindern. So lässt sich der Akku richtig nutzen. Ein Ladegerät mit Entladefunktion ist hierbei hilfreich. Allerdings dürften nur noch sehr wenige NiCd-Akkus im Einsatz sein.
Die Erhaltungsladung nutzen, wenn vorhanden. Nach dem Ladevorgang wird der Akku auf 100 Prozent seiner Kapazität gehalten, um Verluste durch die Selbstentladung auszugleichen.
Eine Refresh-Funktion leistet wertvolle Hilfe bei der Regeneration von Akkus. Die Akkus werden dabei mehrmals vollständig entladen und wieder aufgeladen, was gelegentlich bei allen NiMH- und NiCd-Akkus empfohlen wird.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zum Thema Akkus richtig nutzen
Kann ich anstelle von 1,5 V Alkaline-Batterien auch 1,2 V Akkus verwenden?
Der Spannungsunterschied stellt in der Regel kein Problem dar, da die Anfangsspannung von Alkaline-Batterien schnell abfällt. Im Gegensatz dazu bieten wiederaufladbare Akkus eine konstantere Spannung.
Kann ich NiCd-Akkus einfach durch NiMH-Akkus ersetzen?
Der Wechsel zu der leistungsstärkeren und umweltfreundlicheren NiMH-Technologie ist problemlos möglich. Deshalb bieten die meisten Shops heute ausschließlich NiMH-Akkus in allen gängigen Größen an.
Welche Vorteile bietet NiMH gegenüber NiCd?
NiMH-Akkus speichern bis zu 200 Prozent mehr Energie als NiCd-Akkus. Es tritt auch kein (so starker) Memory-Effekt mehr auf. Die Lebensdauer ist aufgrund seltenerer Ladezyklen länger. Die Akkus enthalten kein schädliches Cadmium.
Welche Vorteile bieten NiCd-Akkus?
NiCd-Akkus eignen sich wesentlich besser für Anwendungen mit hohen Entladeströmen, wie zum Beispiel den Betrieb von Videoleuchten oder die Stromversorgung von Elektromotoren im Modellbau. Aber heute gibt es dafür auch andere Akkuarten mit hohen Entladeströmen.
Wie pflegt man einen Akku?
Ein NiCd-Akku sollte vor dem Laden immer vollständig entladen werden, idealerweise mit einem Ladegerät mit Entladefunktion. Gelegentliches „Cyclen“ ist auch für NiMH-Akkus von Vorteil.
Was bedeutet „Memory“-Effekt?
Der „Memory“-Effekt tritt auf, wenn ein NiCd-Akku vor der vollständigen Entleerung aufgeladen wird, was zur Bildung von Cadmium-Kristallen auf der negativen Elektrode führen kann. Um diesen Effekt zu vermeiden, sollte man NiCd-Zellen erst laden, wenn sie vollständig entladen sind.
Wie hoch ist die Selbstentladung eines Akkus?
Akkus (NiMH-Akkus) verlieren normalerweise innerhalb von drei Monaten etwa 80 Prozent ihrer Ladung, wobei die Selbstentladung auch immer von der Umgebungstemperatur abhängt. Einige Akkutypen (low self-discharge NiMH battery oder kurz LSD-NiMH weisen eine deutlich geringere Selbstentladung auf).
Wie entsorge ich Akkus und Batterien richtig?
Batterien und Akkus sollten nicht im Hausmüll entsorgt werden. Bringen Sie sie stattdessen zu einer Batteriesammelstelle des Händlers oder der Gemeinde, wo sie kostenlos angenommen werden.
Was sind Akkus und wie funktionieren sie?
Akkus, kurz für „Akkumulatoren“, sind wiederaufladbare Energiespeicher, die elektrische Energie chemisch speichern und bei Bedarf abgeben. Sie bestehen aus zwei Elektroden (einer positiven und einer negativen), die in einem Elektrolyten eingebettet sind. Während des Entladens wandelt sich die chemische Energie in elektrische Energie um, und während des Aufladens wird die elektrische Energie wieder in chemische Energie umgewandelt.
Welche verschiedenen Arten von Akkus gibt es?
Es gibt verschiedene Arten von Akkus, darunter:
- Nickel-Cadmium (NiCd) Akkus
- Nickel-Metall-Hydrid (NiMH) Akkus
- Lithium-Ionen (Li-Ion) Akkus
- Blei-Säure Akkus
- Lithium-Polymer (LiPo) Akkus
- Alkaline-Batterien (nicht wiederaufladbar)
- Silberoxid-Batterien (nicht wiederaufladbar)
- Zink-Kohle-Batterien (nicht wiederaufladbar)
Wie unterscheiden sich nicht wiederaufladbare Batterien von wiederaufladbaren Akkus?
Nicht wiederaufladbare Batterien wie Alkaline, Silberoxid und Zink-Kohle-Batterien können nur einmal verwendet werden und werden nach Erschöpfung weggeworfen. Wiederaufladbare Akkus wie NiCd, NiMH und Li-Ion können auch mehrmals aufgeladen und entladen werden, was sie kostengünstiger und umweltfreundlicher macht.
Kann ich unterschiedliche Akkutypen in meinen Geräten verwenden?
Es ist wichtig, die vom Hersteller empfohlenen Akkus für Ihre Geräte zu verwenden, da unterschiedliche Akkutypen unterschiedliche Spannungen und Kapazitäten haben. Das Mischen von Akkutypen kann zu Fehlfunktionen oder Beschädigungen führen.
Was ist der Unterschied zwischen Nickel-Cadmium- und Nickel-Metall-Hydrid-Akkus?
NiCd-Akkus enthalten Cadmium und haben einen Memory-Effekt, während NiMH-Akkus umweltfreundlicher sind, eine höhere Energiedichte aufweisen und keinen Memory-Effekt haben.
Welche Vor- und Nachteile haben Lithium-Ionen Akkus im Vergleich zu anderen Akkutypen?
Li-Ion-Akkus haben eine hohe Energiedichte, sind leicht und haben keine Selbstentladung. Sie sind jedoch empfindlich gegenüber hohen Temperaturen und können gefährlich sein, wenn sie beschädigt werden.
Wie lange hält die Ladung eines Akkus?
Die Dauer, wie lange die Ladung eines Akkus hält, hängt von der Kapazität des Akkus und dem Energieverbrauch des Geräts ab. Je höher die Kapazität und je geringer der Energieverbrauch, desto länger hält die Ladung.
Was ist der „Memory“-Effekt bei Akkus und wie kann er vermieden werden?
Der Memory-Effekt tritt bei NiCd-Akkus auf, wenn sie wiederholt vor ihrer vollständigen Entladung aufgeladen werden. Um ihn zu vermeiden, sollten NiCd-Akkus vollständig entladen werden, bevor sie erneut aufgeladen werden.
Wie lade ich Akkus richtig auf, und welche verschiedenen Ladetypen gibt es?
Die richtige Art des Ladens hängt vom Akkutyp ab. Es gibt Standardladen, schnelles Laden, beschleunigtes Laden und Erhaltungsladen, je nach den Anforderungen des Akkus. Mehr dazu können Sie weiter oben nachlesen.
Welche Rolle spielt das Ladegerät bei der Akku-Pflege, und was sollte man bei der Auswahl eines Ladegeräts beachten?
Das richtige Ladegerät ist entscheidend für die Akkupflege. Ein qualitativ hochwertiges Ladegerät, das den Akkutyp erkennt und den Ladestrom anpasst, ist empfehlenswert. Hochwertige Akkuladegeräte bieten oft auch Zusatzfunktionen wie automatisches Ent- und Aufladen.
Welche Akkus eignen sich am besten für bestimmte Anwendungen, wie z. B. Mobiltelefone, Kameras oder Elektrowerkzeuge?
Die Auswahl des besten Akkus hängt von den Anforderungen der jeweiligen Anwendung ab. Li-Ion-Akkus sind beispielsweise für Mobiltelefone weit verbreitet, während NiMH-Akkus für verschiedene Funkgeräte, Kameras und Elektrowerkzeuge geeignet sind. Oft geben die Hersteller der Geräte bereits vor, welche Akkusorte zum Einsatz kommt.
Gibt es besondere Tipps zur Lagerung von Akkus, um ihre Lebensdauer zu verlängern?
Akkus sollten an einem kühlen, trockenen Ort gelagert und gelegentlich aufgeladen werden, um ihre Lebensdauer zu erhalten. Sie sollten die Akkus nie komplett entladen und so lagern.
Welche Rolle spielt die Temperatur bei der Akkuleistung und -lebensdauer?
Hohe Temperaturen können die Akkuleistung beeinträchtigen und die Lebensdauer verkürzen. Akkus sollten daher vor Hitze geschützt werden. Auch Kälte beeinträchtigt die Akkuleistung. Bei extrem tiefen Temperaturen sinkt die Akkuleistung.
Sind Akkus sicher im Gebrauch oder gibt es Sicherheitsrisiken?
Akkus können wie nicht wiederaufladbare Batterien bei unsachgemäßer Verwendung gefährlich sein. Überhitzung, Beschädigung oder Kurzschluss kann zu Problemen führen. Die Sicherheitsanweisungen des Herstellers sowie allgemeine Sicherheitshinweise im Umgang mit Akkus sollten beachtet werden.
Wie erkenne ich, wann ein Akku das Ende seiner Lebensdauer erreicht hat und ersetzt werden muss?
Ein Akku erreicht das Ende seiner Lebensdauer, wenn er stark an Kapazität verliert, sich schnell entlädt oder überhitzt. In solchen Fällen sollte er ausgetauscht werden. Handelt es sich um Lithium-Ionen-Akkus, sollten diese keinesfalls aufgeladen werden, wenn sie beginnen, sich aufzublähen.
Gibt es Möglichkeiten, die Lebensdauer von Akkus zu verlängern oder sie zu regenerieren?
Einige Akkus können durch Refreshing oder spezielle Ladegeräte reaktiviert werden, aber die Lebensdauer kann nicht immer wiederhergestellt werden. Viele neuere Akkutypen lassen sich kaum noch regenerieren.
Wie wähle ich den richtigen Akku für meine Geräte aus?
Der richtige Akku sollte den Empfehlungen des Geräteherstellers entsprechen, hinsichtlich Typ, Spannung und Kapazität.
Welche Entwicklungen und Innovationen gibt es im Bereich der Akkutechnologie?
Die Akkutechnologie entwickelt sich ständig weiter, mit Fortschritten bei Energiedichte, Ladezeiten und Sicherheitsfunktionen. Halten Sie sich am besten auf dem neuesten Stand.
Wo finde ich weitere Informationen und Ressourcen zum Thema Akkus und deren Nutzung?
Weitere Informationen zum Thema Akkus und deren Nutzung finden Sie in diversen Online-Ressourcen (zum Beispiel auf Wikipedia), in den Bedienungsanleitungen Ihrer Geräte und bei den Herstellern von Akkus und Ladegeräten.
Fazit zum Thema Akkus richtig nutzen
Akkus und Batterien spielen eine entscheidende Rolle in unserem täglichen Leben, da sie die Energieversorgung für eine Vielzahl von Geräten und Anwendungen ermöglichen. Es ist wichtig, dass Sie die Akkus richtig nutzen.
Sie sind unverzichtbare Energiequellen, die unsere mobilen Geräte, Elektronik und zahlreiche andere Anwendungen antreiben. Die richtige Auswahl, Verwendung und Pflege dieser Energiequellen ist wichtig. Sie sollten aber auch Umweltauswirkungen minimieren. Das gilt heute mehr denn je, da es mittlerweile eine Vielzahl an akkubetriebenen Geräten gibt. Mit dem richtigen Wissen und Bewusstsein können wir die Leistung und Lebensdauer unserer Akkus optimieren.