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Ratgeber
Die kabellose Freiheit unserer modernen Technik wäre ohne leistungsstarke Akkus nicht denkbar. Egal ob Smartphone, Notebook, MP3-Player, Staubsauger oder auch Bohrmaschine: In all diesen elektronischen Geräten sorgt modernste Akkutechnik für einen zuverlässigen Betrieb und eine lange Lebensdauer. Damit das auch lange so bleibt, wollen die Akkus in den jeweiligen Geräten richtig geladen und gepflegt werden. Doch genauso gross wie die Gerätevielfalt ist auch die Akkuvielfalt. Und jeder Akku will individuell behandelt und gepflegt werden. Wer aber einige wichtige Grundregeln beachtet, wird lange Freude mit seinen Akkus haben.
Ein Akku oder Akkumulator ist eine Sekundärzelle, die wiederaufladbar ist. Somit können Akkus mehrmals verwendet werden. Wenn ein Akku entladen ist, muss er mit einem für die Akku-Technologie geeigneten Ladegerät wieder aufgeladen werden. Wiederaufladbare Akkus eignen sich besonders für Geräte mit hohem Strombedarf.
Im Gegensatz zu Akkus sind Batterien Primärzellen und lediglich zum einmaligen Gebrauch bestimmt. Wenn eine Batterie entladen ist, muss sie dem Recycling zugeführt werden. Batterien sind für Geräte geeignet, die nur hin und wieder genutzt werden, einen geringen Energiebedarf haben und jederzeit einsatzbereit sein müssen.
Leider werden die Begriffe Akku und Batterie hin und wieder verwechselt. So wird auch in Kfz-Fachbetrieben gerne von Autobatterien gesprochen, die aber in Wirklichkeit Blei-Säure-Akkus sind.
Aufgrund der Inhaltsstoffe ist eine Entsorgung von Batterien und Akkus über den Hausmüll absolut unzulässig.
Neben der Akku-Bauform, die im Regelfall durch das zu versorgende Gerät vorgegeben wird, ist die Akku-Art bzw. Akku-Technologie von entscheidender Bedeutung. Je nach Akku-Technologie werden verschiedene Substanzen für den Bau der wiederaufladbaren Stromspeicher verwendet.
Blei-Akkus
Die ältesten und auch preiswertesten Akkus sind nach wie vor Blei-Akkus. Diese Akkus gibt es z.B. als Blei-Säure-Akkus, die im Kfz-Bereich eingesetzt werden. Wartungsfreie Blei-Gel-Akkus sind fest verschlossen und somit lageunabhängig einsetzbar. Diese Akkus werden in Starthilfegeräten, USV-Anlagen, Alarmanlagen oder auch als Solar-Akkus genutzt. Bei AGM-Akkus bzw. Blei-Vlies-Akkus ist die verdünnte Schwefelsäure in ein Glasfaservlies eingelagert. Das Einsatzspektrum ist identisch mit dem der Gel-Akkus. Zudem werden sie auch gerne auch als Motorrad-Batterien genutzt.
Ein geschlossener Blei-Vlies-Akku mit 12 V und 7,2 Ah.
Vorteile:
- Kostengünstige Anschaffung
- Hohe Kapazitätswerte
- Robust
Nachteile:
- Sehr empfindlich gegen Tiefentladung
NiCd-Akkus
Bis vor einigen Jahren war der Nickel-Cadmium-Akku unschlagbar bei Anwendungen mit extrem hohen Strombedarf wie z.B. bei Elektrowerkzeugen und bei Hochleistungsantrieben im Modellbau. Mittlerweile wurde dieser Akkutyp aber schon fast vollständig von den Lithium-Polymer-Akkus verdrängt.
Dank Lötfahnen können diese NiCD-Akkus individuell zusammengelötet werden.
NiCd-Akkus
Vorteile:
- Kostengünstigere Anschaffungskosten als bei NiMH-Akkus
- Für extrem hohen Strombedarf und schneller Ladung
- Sehr kältefest
Nachteile:
- Muss regelmässig vor dem Laden vollständig entladen werden.
Hinweis: Aufgrund der giftigen Schwermetalle besteht ein allgemeines Verkaufsverbot. Ausgenommen sind nur NiCd-Akkus für schnurlose Elektrowerkzeuge, für Not- und Alarmtechnik sowie für Medizintechnik.
Der Memory-Effekt
NiCd-Akkus haben ein erstaunliches Gedächtnis
Der sogenannte Memory-Effekt lässt auch den stärksten Akku schwach werden. Laden Sie einen Nickel-Cadmium-Akku daher immer erst dann auf, wenn er vollständig entladen ist. Ansonsten können sich auf seiner negativen Elektrode Cadmium-Kristalle bilden. Der Akku merkt sich diesen unvollständigen Entlade-Zustand und speichert ihn als leer. Tatsächlich ist unterhalb dieser Entladestufe noch Kapazität vorhanden - nur kann sie nicht mehr genutzt werden. Bei weiteren unvollständigen Entlade-Zyklen nimmt dann die Leistungsfähigkeit immer mehr ab. Um diesen Memory-Effekt zu vermeiden, sollten Sie NiCd-Zellen hin und wieder vollständig entladen. So verlängern Sie die Lebensdauer der Akkus beträchtlich.
NiMH-Akkus
Nickel Metallhydrid-Akkus (NiMH) zeichnet sich vor allem durch ihre Umweltfreundlichkeit aus. Sie können mehr Energie speichern als NiCd-Akkus und leiden auch nicht an dem Memory-Effekt. Dadurch sind NiMH Rundzellen-Akkus weitverbreitet und bei Anwendern sehr beliebt.
NiMH-Akkus in unterschiedlichen Ausführungen und Bauformen.
Vorteile:
- Frei vom giftigen Schwermetall Cadmium
- Bietet bei gleicher Bauform eine höhere Kapazität
- Kein Memory-Effekt
Nachteile:
- Höhere Anschaffungskosten als NiCd-Akkus
- Kälteempfindlicher als NiCd-Akkus
- Bei längerer Ladung starke Entladung (Ausnahme ein NiMH Akku mit geringer Selbstentladung wie z.B. Conrad Endurance, Sanyo eneloop oder Varta Ready2Use)
- Verwendetes Ladegerät muss für NiMH-Akkus ausgelegt sein
NiZn-Akkus
Der Nickel-Zink-Akku (NiZn) sind die ideale Lösung, wenn Geräte mit NiMH-Akkus aufgrund der geringen Spannung von 1,2 V/Zelle nicht oder nur unzuverlässig funktionieren.
Nickel-Zink-Akkus miut 1,6 V/Zelle bieten mehr Spannung als Batterien.
Vorteile:
- Hohe Spannung von 1,6 V/Zelle
- Hohe Energiedichte und Zyklenfestigkeit
- Sehr kältefest
Nachteile:
- Ladegerät muss für NiZn-Akkus ausgelegt sein.
Li-Ion- oder LiPo-Akkus
Als bewährte Stromversorgung für Handys, Smartphones, Notebooks und Digital-Kameras, setzen sich hochkapazitive Lithium-Akkus jetzt auch als leichte Antriebsakkus im Modellbaubereich durch. Lithium-Akkus sind allerdings immer noch verhältnismäßig teuer und dürfen nur mit speziellen Ladegeräten wieder aufgeladen werden. Durch Überschreiten der maximalen Ladespannung können Lithium-Akkus leicht zerstört werden.
Lithium-Akkus stellen trotz kompakter Bauform hohe kapazitäten zur Verfügung.
Vorteile:
- Hohe Spannung von 3,6 - 3,7 V/Zelle
- Hohe Energiedichte
- Unterschiedliche Bauformen verfügbar
Nachteile:
- Ladegeräte müssen für Lithium-Akkus Akkus ausgelegt sein.
| Lady-Akkus Micro-Akkus Mignon-Akkus |
Die meisten elektronischen Kleingeräte (z. B. Fernsteuerungen, Uhren, Kompakttaschenlampen oder Waagen) können mit Lady-, Micro- oder Mignon-Akkus in variabler Anzahl bestückt werden. Aufgrund der geringen Stromaufnahme der zu betreibenden Geräte bieten diese Akkugrössen noch ausreichend lange Betriebszeiten. |
| Baby-Akkus |
Etwas grösser als Mignon-Akkus verfügen Baby (C)-Akkus über deutlich höhere Kapazitäten. Sie werden vorzugsweise in Geräten, wie z.B. Kinderspielzeug eingesetzt, die einen erhöhten Strombedarf haben. |
| Mono-Akkus |
Als grösster Rundzellen-Akku wird der Mono-Akku vor allem in leistungsstarken Geräten wie tragbaren Radios oder auch in Taschenlampen eingesetzt. Die hohen Kapazitäten dieser Akkus garantieren langen Betriebszeiten. |
| 9 V Block-Akkus |
Für einige spezielle Geräte werden 9 V Block-Akkus benötigt. Sie werden aus mehreren kleinen Einzelzellen aufgebaut, die im Gehäuse des Block-Akkus Platz finden. 9 V Block-Akkus werden gerne in Messgeräten eingesetzt. |
| Akkupacks | Als praktische Energiespeicher mit hoher Kapazität sind Akkupacks besonders im Modellbau beliebt. Aufgrund der fast grenzenlosen Kombinationsmöglichkeiten lassen sich für jeden Anwendungsbereich individuelle Akkus zusammenstellen. |
Zum Teil gibt es für die verschiedenen Akkugrössen unterschiedliche Bezeichnungen:
Lady
HR1, 50NH, N, LR1, LR01, E90, LR1-N, LR1/E90, 4001, AM5, KN, MN9100, MN9100/N, UM5, R1, KN-2, 810, 910A, L1129
Micro
HR3, HR03, UO100557, DC2400, DC2400B4N, LR03, AAA, LR3, AM4M8A, AM4, S, MN2400, 824, E92, LR03N, 24A, K3A, R3, R03, 7526, UM4, Ministilo, V2500PX
Mignon
HR6, HR06, CEF80, RB104358, LR06, AA, LR6, AAB4E, AM3, M, MN1500, 815, E91, LR6N, 15A, KAA, R6, R06, BA3058, U7524, UM3, Stilo, V1500PX
Baby
HR14, LR15, C, AM2, L, MN1400, 814, E93, LR14N, 14A, KC, R14, BA3042, U7522, UM2, 1/2 Torcia
Mono
HR20, LR20, D, AM1, XL, MN1300, 813, E95, LR20N, 13A, KD, R20, LR20L, BA3030, U7520, UM1, Torcia
9 V Block
HR6F22, HR9V, HR22, 6LR61, 6LR21, 6AM6, 6LP3146, MN1604, A1604, E Block, LR22, 522, 6LF22, 1604A, K9V, 6R21, 6R22, BA3090/U, 6F22, PP3HP, 006P, AM6F, 6LF62, HP3, M1604, 4022, BLOC, CLR6, KA9, ND65V, U9VL-J-P
Blei-Akkus
Ein leerer Blei-Akku ist in der Lage, einen extrem hohen Strom aufzunehmen. Aus diesem Grund muss bei hochkapazitiven Blei-Akkus der Ladestrom zu Beginn der Ladung begrenzt werden. Diese Begrenzung kann entweder durch die max. Leistungsfähigkeit des Ladegerätes oder durch eine elektronische Stromregelung erfolgen. Die Höhe des Ladestromes sollte ca.1/20 bis 1/10 des Kapazitätswertes entsprechen. Bei einem Akku mit 16 Ah würde der Ladestrom 0,8 - 1,6 A betragen.
Zunächst steigt die Spannung steil an, bis der eingestellte Ladestrom fliesst (t1). Während des Ladevorgangs wird bei gleichbleibendem Strom die Ladespannung immer weiter steigen, bis bei t2 die max. zulässige Spannung erreicht ist. Nun wird bei gleichbleibender Ladeschluss-Spannung der Ladestrom immer weiter zurück gehen. Wird ein minimaler Strom unterschritten (t3), ist der Blei-Akku voll aufgeladen.
Typische Ladekurve eines Bleiakkus
NiMH-Akkus
NiMH-Akkus werden mit einem konstanten Strom geladen. Wenn der Ladestrom manuell einstellbar ist, sollte er ca. 3/10 des Kapazitätswertes betragen. Bei einem Akku mit 2000 mAh würde der Ladestrom 600 mA betragen. Bei Schnellladegeräten wird die Höhe des Ladestromes anhand des Akkuverhaltens automatisch ermittelt und geregelt. Die Spannung steigt dann sehr schnell an, bis der erforderliche Ladestrom fliesst (t1).
Die Erkennung, wann der Akku voll aufgeladen ist, erfolgt anhand der Ladespannungskurve. Diese bildet am Ende einen typischen Höcker aus. Obwohl weiter Energie in den Akku eingeladen wird, sinkt die Ladespannung (t2). Die Erkennung der negativen Spannungsänderung wird als Minus Delta U- oder Minus Delta Peak- Abschaltung bezeichnet. Je höher der Ladestrom, desto stärker ist der Spannungsrückgang ausgeprägt.
Nach dem Abschalten des Ladestromes sorgen kurzzeitige Stromimpulse dafür, dass die Ladung des Akkus erhalten bleibt.
Lithium-Akkus
Lithium-Akkus werden nach demselben Schema, wie Blei-Akkus geladen. Am Beginn der Ladung fliesst ein definierter Strom, bis die max. zulässige Ladespannung erreicht ist. Danach sinkt bei gleichbleibender Spannung der Strom. Wird der Minimalwert unterschritten, schaltet das Ladegerät ab.
Allerdings sind die Spannungswerte pro Zelle je nach Zellenchemie unterschiedlich hoch. Zudem muss die max. Lade-Spannung pro Zelle absolut exakt eingehalten werden. Bei mehrzelligen Lithium-Akkus wird eine Balancer-Elektronik genutzt, um alle Zellen eines Akkupacks auf gleichem Niveau zu halten.
Je nach Einsatzzweck ist die Balancer-Elektronik entweder direkt im Akkupack oder im Gerät verbaut. Bei Antriebsakkus, die im Modellbaubereich eingesetzt werden, ist die Balancer-Elektronik meistens in den Ladegeräten integriert.
Zum Teil werden auch Einzelzellen mit Schutzschaltungen versehen, damit die Ladespannung nicht überschritten wird.
Lithium Einzelzelle mit Schutzschaltung.
Wichtig!
Laden Sie Akkus immer nur mit dem Ladegerät, das auch für den jeweiligen Akku ausgelegt ist. Im Idealfall legen die Hersteller passende Ladekabel oder auch Ladegeräte den jeweiligen Produkten bei. In diesem Fall sollten nur die vom Hersteller angegebenen Lademöglichkeiten genutzt werden.
Denn wenn z.B. ein Li-Ion-Akku mit einem Ladegerät geladen wird, das nur für NiMH-Akkupacks ausgelegt ist, besteht höchste Brand- und Explosionsgefahr!
Blei-Akkus
Für einen Blei-Akku ist es nicht förderlich für die Lebensdauer, wenn er mehr als 50 % entladen wird. Selbst wenn er anschliessend wieder voll aufgeladen wird. Der Fachmann spricht hier von einem tiefen Zyklus. Für einen Blei-Akku ist es viel besser, wenn die entnommene Kapazität von z.B. 10 – 15% gleich wieder nachgeladen wird. In diesem Fall wird von einem flachen Zyklus gesprochen.
Genau das passiert bei einer Autobatterie bzw. einem Kfz-Blei-Akku. Auch wenn der Anlasser kurzzeitig einen sehr hohen Strom benötigt, ist die bei einem Startvorgang entnommene Kapazität nur minimal. Und durch die Lichtmaschine wird der Akku bei laufendem Motor sofort wieder nachgeladen. So schafft eine Autobatterie zig tausende Startvorgänge zu bewältigen ohne dabei Schaden zu nehmen.
Blei-Akkus für Solaranlagen oder elektrische Fahrzeuge sind zwangsweise einem Zyklenbetrieb unterworfen. Aus diesem Grund sind sie entsprechend diesen Aufgaben anders konstruiert und aufgebaut.
Nicht nur bei grossen und teuren Akkus ist die richtige Pflege wichtig.
Blei-Säure-Akkus müssen regelmässig kontrolliert bzw. gewartet werden. Flüssigkeitsverlust muss durch destilliertes Wasser wieder ausgeglichen werden. Für die optimale Füllhöhe sind bei diesen Akkus oft Markierungen an der Seite oder in den Einfüllöffnungen angebracht. Sollten diese Markierungen fehlen, muss der optimale Säurestand die Oberkante der Bleiplatten um ca. 1 cm überragen.
Blei-Akkus, die über den Winter nicht im Einsatz sind, sollten vor dem Einlagern vollständig aufgeladen werden. Zudem sollten die Akkus regelmässig nachgeladen werden. Alternativ dazu können auch Ladegeräte genutzt werden, die über eine Erhaltungs-Ladefunktion verfügen.
NiMH-Akkus
NiMH-Akkus sind verhältnismässig pflegeleichte Akkus, die auch eine Tiefentladung problemlos wegstecken können. Ein dauerhaftes Laden hingegen kann die Lebensdauer und die Leistungsfähigkeit der Akkus deutlich verkürzen. Aus diesem Grund ist es nicht empfehlenswert, z.B. das Schnurlostelefon 24 Stunden am Tag in der Ladeschale zu deponieren.
Allerdings leiden NiMh-Akkus unter einer gewissen Selbstentladung. Daher sollten Sie vor dem Einsatz immer erst noch einmal aufgeladen werden. Einige Hersteller haben das Problem erkannt und bieten NiMh-Akkus mit geringer Selbstentladung an. Diese Akkus werden u.a. unter den Namen Conrad Endurance, Pamasonic eneloop oder Varta Ready2Use vertrieben.
Ready to use-Akkus haben eine sehr geringe Selbstentladung.
Lithium-Akkus
Was für Blei-Akkus für ein langes Akkuleben sorgt, ist bei Lithium-Akkus im höchsten Masse schädlich. Gemeint ist das Bestreben, den Akku stets auf einen Ladezustand von 100% zu halten.
Modellbauer praktizieren es schon lange und laden Ihre grossen und teuren LiPo-Akkus nach dem letzten Einsatz nur noch bis zu 70% wieder auf. Dadurch werden die hochwertigen Akkus in der Ruhepause bis zum nächsten Einsatz im Modell optimal geschont.
Die Besitzer von Notebooks, Laptops, Netbooks oder Tablets sollten dies nach Möglichkeit auch berücksichtigen. Denn oft werden beim stationären Einsatz zu Hause oder im Büro die Akkus in den Geräten mit Hilfe von Docking-Stations oder Ladekabeln stets auf 100% Ladestatus gehalten. Nach wenigen Jahren stellt man dann fest, dass das Notebook zwar noch gut funktioniert, aber die Akkulaufzeit nur noch sehr kurz ist.
Bei Smartphones trifft dieses Phänomen zwar auch zu. Aber bis der Akku die ersten Ermüdungserscheinungen zeigt, gibt es von dem Telefon bereits ein Nachfolgemodell. Ein schwächelnder Akku ist dann oft das ausschlaggebende Argument, sich ein neues Smartphone anzuschaffen.
Bei richtiger Pflege halten Notebookakkus deutlich länger.
Bei Rundzellen-Akkus ist die Kaufentscheidung verhältnismässig einfach. Denn da spielt die Bauform Mignon (AA), Micro (AAA), Baby (C), 9 V Block oder Mono (D) die entscheidende Rolle. Die Akkus mit der gleichen Bauform unterscheiden sich dann lediglich durch die Marke und die Kapazitätsangaben in mAh. Nur in seltenen Fällen wird man NiZn-Akkus mit 1,6 V/Zelle, anstelle von NiMH-Akkus mit 1,2 V/Zelle, benötigen.
Bei Blei-Akkus stehen neben der Technologie (Säure, Gel, Vlies …usw) die technischen Daten im Vordergrund. Neben Spannung und Kapazität sind auch die Abmessungen und natürlich die Anschlüsse mit Flachstecker, M6-Schraubanschluss etc. entscheidend. Für manche Anwendungen wie z.B. in Alarmanlagen ist eine VDS-Zertifizierung erforderlich.
Bei Lithium-Akkus wird es schon schwieriger. Denn hier muss der Käufer von der Technologie (Lithium-Polymer, Lithium-Eisen oder Lithium Ionen), der Bauform, dem Anschluss bis hin zur Zellenzahl und den Abmessungen alles definieren. Für Modellflieger ist dann auch noch das Gewicht des Akkus entscheidend.
Wie oft kann man einen Akku aufladen?
Die Anzahl der Ladezyklen ist bei Akkus von der Technologie und von der Entladetiefe abhängig. Zudem ist es auch entscheidend, wie gut der Akku behandelt wird. Während Blei- und Lithium-Akkus sehr empfindlich auf eine zu tiefe Entladung reagieren, sollten NiCd-Akkus vor dem Laden entladen werden, um sie leistungsfähig zu halten.
Wie schnell wird ein Akku geladen?
Wie schnell ein Akku vollständig geladen werden kann, hängt vom jeweiligen Akku ab. Die Hersteller geben bei den technischen Daten den max. zulässigen Ladestrom an. Diesen muss dann das Ladegerät auch leisten können. Eine Schnellladung mit maximalem Ladestrom sollte nach Möglichkeit nur dann durchgeführt werden, wenn der Akku dringend benötigt wird. Im Regelfall sind langsamere Ladevorgänge für die Akkus schonender.
Was bedeutet die Angabe mAh?
Die Angabe bezeichnet die Kapazität eines Akkus. Die Kapazität sagt aus, wieviel elektrische Energie ein Akku speichern bzw. wie lange er eine bestimmte Stromstärke abgeben kann. Ein Nickel-Metallhydrid-Akku vom Typ AA Mignon mit 2000 mAh kann über einen Zeitraum von 10 Stunden einen Strom von 200 mA abheben. Wenn die Entladestromstärke erhöht wird, reduziert sich die nutzbare Kapazität.
Warum unterscheiden sich baugleiche Akkus oftmals in der Kapazität?
Der Kapazitätswert sagt nur aus, wieviel Energie ein Akku speichern bzw. abgeben kann. Er sagt aber nichts über die Qualität und die Leistungsfähigkeit eines Akkus aus. Oft werden hohe Kapazitätswerte auf Kosten anderer Parameter wie z.B. Innenwiderstand oder Selbstentladung erreicht.
Was sind hochstromfähige Akkus?
Wie der Name schon sagt, können diese Akkus innerhalb kürzester Zeit geladen und in sehr kurzer Zeit entladen werden. Hochstromfähige Akkus werden gerne zur Stromversorgung von Elektromodellen genutzt. Auch wenn die Motorlaufzeiten nur wenige Minuten betragen, steht in dieser Zeit eine enorme Leistung zur Verfügung.
Wie entsorgt man einen Akku?
Akkus dürfen wegen der verwendeten Metalle und Säuren nicht im Hausmüll entsorgt werden. Sie können (wie Batterien) bei Wertstoffhöfen oder bei Händlern abgegeben werden, um diese fachgerecht zu verwerten.
Was ist eine wiederaufladbare Batterie?
Eine wiederaufladbare Batterie war eine Alkaline Batterie, die im begrenzten Umfang nachgeladen werden konnte. Dazu wurden jedoch spezielle Ladegeräte benötigt. Mit diesem System versuchten die Hersteller die Vorteile einer Batterie mit 1,5 V Nennspannung und die Wiederverwendbarkeit eines Akkus zu kombinieren. Seit der Einführung den NiZn-Akkus mit 1,6 V Nennspannung haben die wiederaufladbaren Batterien an Bedeutung verloren.
Was ist, wenn es beim Laden einer Wohnmobilbatterie unangenehm riecht?
Der unangenehme Geruch ist Schwefelwasserstoff. Dieser entsteht wenn Blei-Akkus überladen und zu heiss werden. Als Ursache kann ein ungeeignetes oder defektes Ladegerät (Ladespannung zu hoch) oder ein defekter Akku in Frage kommen.
Zudem können Blei-Säure-Akkus beim Laden gasen. Dabei entsteht eine hochexplosive Mischung aus Sauerstoff und Wasserstoff (Knallgas), die durch die Befüllöffnungen entweicht. Darum sollten grosse Bleiakkus nur in gut belüfteten Räumen geladen werden.
Wichtig: Beim Laden von Akkus muss sich immer an die vom Hersteller angegebenen Grenzwerte für Strom und Spannung gehalten werden.