Wiederaufladbare Akkus - Akku Wissen

Leider werden viele Akkus aus Unkenntnis heraus durch völlig falsche Handhabung und nicht selten auch durch unsinniges Sparen an der Ladetechnik schon nach wenigen Ladezyklen faktisch unbrauchbar, d.h. ihre Kapazität geht derart drastisch zurück, daß man sie in der Praxis nicht mehr sinnvoll nutzen kann, weil sie trotz Volladung nur noch ganz kurz Energie liefern. Nickelcadmiumakkus (NiCd-Akkus) können beipielsweise bei sachgerechtem Gebrauch eine Lebensdauer von ca. 1000 Ladezyklen erreichen, im schlimmsten Fall aber durch Tiefentladung und/oder starkes Überladen schon nach einem einzigen Entladezyklus Schrott sein. Nachfolgend wird daher nicht so sehr auf kleinste Details von Aufbau und Funktion der verschiedenen Akkutypen eingegangen als vielmehr auf den sachgerechten Umgang und speziell das richtige Laden.

Grundsätzlicher Aufbau von Akkus
Akkus bestehen immer aus zwei Elektroden, die in eine Elektrolytlösung eintauchen, wie dies in Bild 1 dargestellt ist. Die verschiedenen Akkutypen unterscheiden sich durch das verwendete Elektrodenmaterial und den Elektrolyten. Ein spezieller Akkutyp ist oft in den unterschiedlichsten Bauformen erhältlich. Beispielsweise kann man die bekannten NiCd-Akkus außer als weitverbreitete Rundzellen in unterschiedlichen Größen auch in einer Bauform kaufen, die sehr stark an die im Automobilbereich verwendeten Bleiakkus erinnert.        

Bild 1a: Akku laden		Bild 1b: Akku entladen

Beim Laden läßt man einen Strom durch den Akku fließen (Bild 1a). Den Stromfluß bewirkt eine Stromquelle, die als G wie Generator dargestellt ist. Dadurch kommt eine chemische Reaktion in Gange, wodurch beide Elektroden sich chemisch verändern. Welche Reaktionen das genau sind, hängt vom Akkutyp ab. Irgendwann ist nicht mehr genug Elektrodenmaterial für diese Reaktion vorhanden oder besser gesagt dem Elektrolyten zugänglich. Ab diesem Zeitpunkt wird der Akku nicht weiter geladen sondern die Elektrolytlösung zersetzt. Weil es sich fast immer um einen wässrigen Elektrolyten handelt, wird das darin enthaltene Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff aufgespaltet. Ist der Akku hermetisch verschlossen, kann er durch den entstehenden Überdruck explodieren. Zudem verringern dann ablaufende chemische Reaktionen irreversibel die nutzbare Kapazität des Akkus. Daher sollte man bei Erreichen der Volladung das Laden sofort beenden. Das Explodieren durch zu hohen Innendruck bei extremer Überladung verhindern die Hersteller fast immer durch Einbau eines Überdruckventils, jedoch tritt dann der Elektrolyt aus, der meistens ätzend ist, und der Akku ist Schrott.

Ist der Akku geladen, kann man ihm solange Strom entnehmen (in Bild 1b ist exemplarisch eine Lampe als Stromverbraucher dargestellt), bis die im Vergleich zum Ladevorgang umgekehrte chemische Reaktion zum Erliegen gekommen ist. Im Idealfall kann man genausoviel Ladung (also Strom mal Zeit) entnehmen, wie man hineingesteckt hat. In der Praxis liegt der Wirkungsgrad meistens zwischen 80% und knapp unter 100%, d.h. man muß etwas mehr Ladung in den Akku hineinstecken, als man später entnehmen kann.

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Fachbegriffe
Rund um Akkumulatoren und die damit zusammenhängende Ladetechnik gibt es einige wenige Fachbegriffe, die man kennen sollte. Der wohl am häufigsten gebrauchte ist die Akkukapazität. Darunter versteht man das physikalische Maß für die Energiemenge, die man einem vollgeladenen Akku unter bestimmten Randbedingungen entnehmen kann. Deren Einheit Ah (Amperestunden) bzw. bei kleineren Akkus mAh (Milliamperestunden, d.h. 1/1000 Amperestunde) wird gebildet aus Stromstärke multipliziert mit der Zeitdauer. Die Einheit der Stromstärke wird in Ampere, Abkürzung "A", die der Zeitdauer in Stunden, Abkürzung "h", gemessen.

Kann man einem vollgeladenen Akku einen Strom von 1 A eine Stunde lang entnehmen, berechnet sich die Kapazität zu 1 A mal 1 h, was 1 Ah ergibt. Auf den gleichen Wert kommt man, wenn man dem Akku beispielsweise 4 Stunden lang einen Strom von 0,25 A entnehmen kann. 1 Ah entsprechen übrigens 1000 mAh.

Der Begriff Ladung besitzt die gleiche Einheit. Während die Akkukapazität eine Kenngröße für das Strom-Fassungsvermögen des Akkus ist, verwendet man den Begriff Ladung um zu beschreiben, wieviel Energie man eingespeist bzw. entnommen hat oder wieviel Ladung ein Akku noch besitzt. Wenn man einem vollgeladenen 1-Ah-Akku eine Ladung von 200 mAh = 0,2 Ah entnimmt, besitzt dieser eine Restladung von 0,8 Ah. Den Unterschied zwischen Kapazität und Ladung kann man an einem Wasserglas verdeutlichen: Die Kapazität gibt an, wieviel Wasser ins Glas hineinpaßt, während der Begriff Ladung eine Wassermenge beschreibt - eine entnommene, eine hineingekippte oder einfach die noch im Glas vorhandene Wassermenge. Beispielsweise ist Ladungsentnahme gleichbedeutend mit Wasserentnahme; die Restladung entspricht der Wassermenge, die tatsächlich im Glas noch drin ist.

Selbstentladung ist ein weiterer Begriff, der im Zusammenhang mit Akkus gebräuchlich ist. Darunter versteht man die unerwünschte Eigenschaft, daß ein Akkumulator im Laufe der Zeit an Ladung verliert. Um beim Beispiel mit dem Wasserglas zu bleiben: Bei einem randvollen Glas Wasser verdampft täglich ein wenig Wasser, so daß es irgendwann einmal leer ist, ohne daß man auch nur einen Schluck getrunken hat. Elektronen können natürlich nicht verdunsten. Bei Akkus verschwinden daher keine Elektronen in die Umgebung, sondern stehen lediglich durch unerwünschte interne chemische Reaktionen nicht mehr für die Stromabgabe zur Verfügung.

Als letzter Fachbegriff sei die Nennspannung erwähnt. Die Spannung eines Akkus ist nämlich mitnichten ganz konstant, sondern ist im vollgeladenen Zustand am höchsten und geht bei Entladung mehr oder weniger stark zurück, bevor sie bei Tiefentladung (siehe nächster Abschnitt) fast schlagartig auf 0 V zusammenbricht. Die Nennspannung ist dabei ein mehr oder minder künstlich gewählter Wert, mit dem man die mittlere zu erwartende Spannung beschreiben will. Ein Autoakku besitzt beispielsweise eine Nennspannung von 12 V. Bei Volladung erreicht er je nach Temperatur bis zu 14,4 V, während er (je nach Temperatur) bei 11 V noch nicht wirklich leer ist.

Unter Tiefentladung versteht man das "Ausquetschen" eines Akkus, bis dieser überhaupt keinen Strom mehr abgibt. Dabei sinkt die Spannung bis auf 0 V ab. Behält man diesen Zustand längere Zeit bei, können im Akku chemische Reaktionen an den Elektroden ablaufen, die diese teilweise bis vollständig unbrauchbar machen. Resultat ist, daß der Akku massiv an Kapazität verliert und sich im Extremfall überhaupt nicht mehr laden läßt. Aus diesem Grund sollte man die meisten Akkutypen tunlichst nicht unter eine typabhängige Entladeschlußspannung entladen und möglichst rasch wieder aufladen.

Bei der Entladung von Akkupacks, die aus mehreren Zellen bestehen, kann ein weiterer noch schlimmerer Effekt als die Tiefentladung auftreten: Das Umpolen. Durch herstellbedingte Toleranzen besitzten die Akkus keine absolut identischen Kapazitäten. Wird ein Akkupack entladen, ist irgendwann die Akkuzelle mit der geringsten Kapazität leer, während seine geringfügig "größeren" Kollegen noch Strom liefern können, auch wenn es nur eine kurze Zeit ist. Diese Akkuzelle wird dann zunächst tiefentladen und anschließend zudem noch durch den Strom der anderen Zellen aufgeladen, aber fatalerweise mit falscher Polung (der Strom fließt ja im Vergleich zum regulären Laden umgekehrt). Dadurch wird sie irreversibel geschädigt. Selbst wenn es gelingt, sie sofort wieder richtig herum aufzuladen, hat sie fast immer einen beträchtlichen Teil ihrer Kapazität eingebüßt, so daß sie beim nächsten Entladevorgang noch schneller umgepolt wird.

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Nickelcadmiumakkus (NiCd)
Allgemeines / Aufbau
Bei Nickel-Cadmium-Akkus besteht, wie die Bezeichnung vermuten läßt, eine Elektrode aus Nickel, die andere aus Cadmium. Die Nickelelektrode bildet dabei den positiven Pol und die Cadmiumelektrode den negativen. Als Elektrolyt wird Kalilauge verwendet. Zwar gibt es für Hochstromanwendungen NiCd-Akkus in einer Bauform, wie sie bei Bleiakkus üblich ist (d.h. Platten, die in den Elektrolyten eintauchen), aber viel bekannter sind die Bauformen als Rundzelle, wie sie auch bei ganz normalen Batterien für die Unterhaltungselektronik und Beleuchtungstechnik üblich sind. Hierbei liegen die Elektroden durch einen hauchdünnen Abstandshalter getrennt aufeinander und werden aufgewickelt. Der Wickel kommt dann in ein zylindrisches Metallgehäuse, in das nach Kontaktierung der Elektrolyt eingefüllt wird. Dann wird der Akku hermetisch versiegelt. Nachfolgend finden Sie eine Aufstellung einiger weitverbreiteter Akkubauformen:
Typ Bezeichnung Circa-Maße
AAA Mikrozelle 44 mm lang, Durchmesser 10,5 mm
AA Mignonzelle 50 mm lang, Durchmesser 14 mm
C Babyzelle 50 mm lang, Durchmesser 25,5 mm
D Monozelle 60 mm lang, Durchmesser 33 mm
--- 9-V-Block 48 mm x 26 mm x 17 mm

Nickelcadmiumakkus sind der Akkutyp schlechthin, wenn Geräte mit hoher Stromaufnahme wie Fotoblitzgeräte, Akkuschrauber etc. versorgt werden müssen. Sie besitzen einen sehr niedrigen Innenwiderstand und liefern daher hohe Ströme, ohne daß die Spannung allzusehr in die Knie geht. Selbst eine kleine, qualitativ nicht sehr hochwertige Mignonzelle besitzt in der Regel einen Kurzschlußstrom von immerhin ca. 80 A oder mehr. Ihre Lebensdauer wird üblicherweise von den Herstellern mit 1000 Lade-/Entladezyklen angegeben. Dies ist aber eher ein Wert unter Laborbedingungen, der in der Praxis aufgrund schlechter Behandlung der Akkus (Überladung, Tiefentladung, hohe Temperatur etc.) oft nicht erreicht wird. Ein weiterer Vorteil ist, daß NiCd-Akkus einem weiten Temperaturbereich betrieben werden können; sie funktionieren auch bei Temperaturen unter 0 °C noch gut. Allerdings ist Selbstentladung ein eklatanter Nachteil dieses Akkutyps: Sie ist bei Raumtemperatur mit je nach Akkuqualität bis zu 20% pro Monat recht hoch. Bei dem genannten Wert beträgt nach Volladung die nutzbare Ladung nach 2 Monaten Lagerung nur noch 64% und nach 4 Monaten bescheidene 40% der Kapazität. Nach 10 Monaten Lagerung sind es sogar nur noch 10%. Die Selbstentladungsrate ist dabei stark temperaturabhängig und verdoppelt sich aufgrund der zugrundeliegenden chemischen Abläufe bei einer Temperaturerhöhung um 10 °C bzw. halbiert sich bei einer Temperaturabsenkung um 10 °C. Nachteilig ist zudem seine vergleichsweise geringe Kapazität, die nur die Hälfte bis ein Drittel heutiger NiMH-Zellen beträgt.

Leider sind NiCd-Akkus vor allem aufgrund des verwendeten Cadmiums, einem giftigen Schwermetall, nicht gerade besonders umweltfreundlich, falls sie unkontrolliert in die Umwelt gelangen. Sie müssen nach Erreichen der Lebensdauer oder im Falle eines Defekts daher unbedingt dem Recycling zugeführt werden. Jeder Händler in Deutschland, der Akkus verkauft, ist übrigens zur Rücknahme gesetzlich verpflichtet. Unverständlicherweise wurde trotz des existierenden Recyclingzwangs per EU-Verordnung der Verkauf von NiCd-Akkus wegen des Cadmiums verboten worden, und nur für ganz wenige Anwendungsfälle gibt es Ausnahmen. Wundersamewreise ist für die ebenfalls schwermetallhaltigen Bleiakkus in absehbarer Zeit kein Verbot geplant.

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Laden von NiCd-Akkus
Ganz wichtig ist die richtige Ladetechnik, denn anhand der Zellenspannung kann man so gut wie überhaupt nicht auf den Ladezustand schließen, weil sie außer vom Ladezustand noch von weiteren Faktoren wie z.B. der Temperatur abhängt. Lediglich wenn die Zellenspannung bei Raumtemperatur unbelastet unter ca. 1,1 V liegt, kann man eine Aussage treffen, nämlich daß sie ziemlich stark entladen ist. Einfache Ladegeräte laden die Zellen permanent mit einem relativ geringen Strom, so daß ein leerer Akku in üblicherweise etwa 12 bis 15 Stunden vollgeladen ist. War der Akku nicht vollständig entladen oder beläßt man ihn länger im Ladegerät, wird er überladen und nimmt durch Gasentwicklung an den Elektroden Schaden. Noch schlimmer sind einfache Geräte ohne Ladeabschaltung, die aufgrund des höheren Ladestroms leere Akkus in 3 bis 5 Stunden volladen. Sie sind die reinsten Akkukiller, weil damit ge- oder besser gesagt überladene Zellen nicht selten nach nur 5 Ladezyklen Schrott sind. Trotzdem sind sie oft im Lieferumfang von billigen akkubetriebenen Geräten zu finden. Hier hofft der Hersteller wohl auf zusätzliche Einnahmen durch den Verkauf von Ersatzakkus. Auch die sogenannten Ladeschalen, die im Lieferumfang von z.B. schnurlosen Festnetztelefonen enthalten sind, sind nicht selten Akkukiller. Sie laden zwar nur mit relativ geringem Strom, aber sie verleiten dazu, das Gerät dauernd darin zu belassen, was eine permanente Überladung nach sich zieht. Dies hat zur Folge, daß die Akkukapazität innerhalb weniger Monate dermaßen zurückgeht, daß trotz permanenter Volladung bereits nach kurzer Benutzung des Geräts der Akku leer ist.

Nur wenig besser sind Ladegeräte mit Zeitsteuerung, bei denen nur solange geladen wird, bis rein rechnerisch ein absolut leerer Akku vollgeladen ist. Nicht ganz leere Akkus werden gnadenlos überladen, wobei die Überladung wenigstens nicht unbefristet ist wie bei den ganz einfachen Geräten. Aufgrund der unterschiedlichen Kapazität von Akkus gleicher Baugröße muß zudem der Ladestrom oder alternativ die Ladezeit einstellbar sein, was bei einer fehlerhaften Einstellung ebenfalls zur Überladung führt. Die Problematik der Überladung teilentladener Akkus bekommt man zwar durch Ladegeräte in den Griff, die die Akkus vor dem Laden erst einmal vollständig entladen, aber die Probleme, daß die tatsächliche von der Nennkapazität abweichen kann und daß man durch eine fehlerhafte Wahl des Ladestroms überladen kann, bleibt jedoch. Was passiert, wenn man einen Akku mit 500 mAh irrtümlich in der Einstellung 1000 mAh lädt, können Sie sich leicht vorstellen.

Um NiCd-Akkus nicht beim Laden zu schädigen, ist die Verwendung von Ladegeräten mit einer elektronischen "Akku-Voll"-Erkennung unumgänglich. Hierbei wird der Spannungsverlauf beim Laden beobachtet und der Ladevorgang unabhängig vom ursprünglichen Ladezustand und von der Kapazität rechtzeitig beendet. Die Qualität eines solchen Ladegeräts steht und fällt mit dem Algorithmus, der die Volladung erkennen soll. Bei besseren Geräten, die von einem kleinen Mikrocontroller gesteuert werden, ist die sogenannte Delta-U-Abschaltung weit verbreitet (oft als ?U- oder dU-Abschaltung bezeichnet). Sie nutzt aus, daß beim Laden eines leeren Akkus die Spannung erst einmal ansteigt, um bei Volladung ein Spannungsmaximum zu erreichen. Beim weiteren Laden sinkt die Zellenspannung dann wieder ein bißchen. Der geringe Spannungsrückgang wird im Fachjargon als ?U bezeichnet (griech. ? = Delta, mathematisch gern zur Kennzeichnung von Unterschieden verwendet). Geräte mit Delta-U-Abschaltung überprüfen daher andauernd die Zellenspannung darauf, ob sie im Laufe des Ladevorgangs um ein paar mV (Millivolt, d.h. tausendstel Volt) sinkt, und beenden dann den Ladevorgang. Das Problem dabei ist, einen Spannungsrückgang um wenige mV sicher zu erkennen, denn man will ja nicht z.B. infolge geringer Störungen bei halbvollem Akku die Ladung beenden. Die Folge ist, daß etliche Ladegeräte einen relativ hohen Spannungsrückgang benötigen, um eine Volladung zu detektieren. Dies bedeutet aber gleichzeitig, daß der Akku immer ein bißchen überladen wird. NiCd-Akkus sind diesbezüglich zwar relativ tolerant, aber es wäre besser, nicht den Spannungsrückgang abzuwarten, sondern bereits im Spannungsmaximum das Laden zu beenden.

Gute Ladegeräte können das Spanungsmaximum sicher erkennen oder benötigen zumindest nur einen winzig kleinen Spannungsrückgang. Man erkennt sie daran, daß die Akkus auch kurz vor Ladeende nicht heiß werden (mehr als handwarm werden sie allerdings immer). Wenn eine rechtzeitige Abschaltung gegeben ist, kann man mit relativ hohen Ladeströmen arbeiten, welche den Vorteil haben, daß die Bildung von großen Kristallen im Akku mit einhergehender Kapazitätsverminderung und Vergrößerung des Innenwiderstands verhindert wird. Man kann auf diese Weise gefahrlos einen NiCD-Akku in weniger als einer Stunde laden. Zu hohe Ladeströme sollte man allerdings vermeiden, weil sich dann der Akku durch die ohmschen Verluste unzulässig erwärmt. Im Interesse einer möglichst hohen nutzbaren Kapazität, eines niedrigen Innenwiderstands und einer langen Lebensdauer sollte man eine Ladezeit von möglichst 1 bis 4 Stunden anstreben. Man kann sie leicht abschätzen, indem man die Akkukapazität durch den Ladestrom dividiert.

Normalerweise nicht unbedingt notwendig aber ein netter Zusatz ist das Reflexladen. Dieses Ladeverfahren wurde in den 50er Jahren erfunden und bedeutet, daß man den Akku während des Ladevorgangs regelmäßig ganz kurz entlädt. Der Sinn besteht darin, beim Ladevorgang in der Zelle an der positiven Elektrode entstehende Sauerstoffbläschen, die die wirksame Elektrodenoberfläche reduzieren, weil sie keinen Strom leiten können, durch ganz kurze Entladeimpulse mit wenigen Millisekunden (=tausendstel Sekunden) Länge wieder zu binden. Dadurch verringert sich während des Ladevorgangs im Vergleich zur Normalladung der Innenwiderstand, wodurch sich der Akku weniger durch den fließenden Strom erwärmt. Dies kann man einerseits ausnutzen, um den Akku durch die niedrigere Temperatur schonender zu laden, oder aber andererseits, um den Ladestrom erhöhen zu können.

Für kleinere Akkupacks mit 4 bis 10 Zellen gut geeignet ist beispielsweise das von einem Microcontroller gesteuerte, mit ca. 40 Euro vergleichsweise preiswerte Universalladegerät ACS 410 der Firma Ansmann, sofern man keine ultrakurzen Ladezeiten benötigt, wie dies beispielsweise im Modellbaubereich der Fall ist. Falls das Akkupack keinen genormten Anschluß besitzt, was leider bei vielen herstellerspezifischen Akkupacks der Fall ist, muß man sich einen geeigneten Adapter selbst basteln. Falls Sie mit einem Lötkolben umgehen können oder jemanden kennen, der das kann, sollte dies kaum Probleme bereiten. Zum Laden einzelner Rundzellen kann man dem Durchschnittsanwender die Geräte der Powerline-Serie des gleichen Herstellers empfehlen (siehe Bild links), bei denen der Ladevorgang für jede Zelle einzeln von einem Microcontroller gesteuert und überwacht wird. Mit diesen Geräten kann man Akkuzellen der Größe AAA (Mikro) und AA (Mignon), beim Powerline 5 zusätzlich auch C (Babyzellen) und D (Monozellen) aufladen. Eine Alternative stellen die Ladegeräte von Swissbatteries dar. Auch wenn ich selbst gute Erfahrungen mit Ladegeräten von Swissbatteries und den Powerline-Modellen von Ansmann gemacht habe, gibt es brauchbare Ladegeräte selbstverständlich auch von anderen Herstellern.

Soweit irgendwie möglich, sollte man NiCd-Akkus mit einem Ladegerät laden, das die Zellen einzeln überwacht. Der Grund liegt darin, daß die Kapazität der Zellen nie absolut gleich ist. Deswegen sind sie bei gleichem Ladestrom auch zu unterschiedlichen Zeiten voll. Ladegeräte mit sogenannter Einzelschachtüberwachung laden und überwachen die Zellen völlig unabhängig voneinander, sodaß man sie nicht notwendigerweise zeitgleich ins Ladegerät einsetzen muß. Sind die Akkus jedoch in Form eines Akkupacks fest miteinander verbunden, ist eine Überwachung der einzelnen Zellen natürlich nicht möglich. Dabei kann es passieren, daß eine Zelle infolge Volladung bereits einen Spannungsrückgang zeigt, während alle anderen Zellen dieses Akkupacks noch an Spannung zulegen, sodaß die Gesamtspannung noch leicht steigt. Das Ladegerät kann dann nicht erkennen, daß der erste Akku bereits voll ist, und sinnvollerweise das Laden dann beenden. Der Ladevorgang wird vielmehr fortgesetzt, bis weitere Zellen voll sind und die Gesamtspannung sinkt. Dabei wird immer mindestens eine Zelle überladen, z.T. sogar massiv, wobei diese geschädigt wird und an Kapazität verliert. Beim nächsten Laden ist sie noch früher voll, wird daher noch weiter überladen, verliert noch mehr Kapazität usw. - ein wahrer Teufelskreis. Dieser wird beim Entladen noch dadurch verstärkt, daß diese Zelle aufgrund ihrer kleineren Kapazität auch früher leer ist, und dann die Gefahr der Tiefentladung bzw. sogar Umpolung besteht. Kleine Kapazitätsunterschiede werden so im Laufe der Zeit immer größer.

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Memory-Effekt
Über den Memory-Effekt von NiCd-Akkus gibt es zahlreiche Berichte und auch die wildesten Mythen. Hierunter versteht man den Effekt, daß ein Akku, der vor dem Laden stets nur teilentladen wird, sich "merkt", daß seine ganze Kapazität nie wirklich benötigt wird und dies mit einem Kapazitätsrückgang quittiert. Erklärbar ist dies mit der Bildung größerer Kristalle, die eine geringere Oberfläche besitzen als viele kleine (die Kapazität verhält sich proportional zur Oberfläche). Der Memory-Effekt läßt sich beseitigen, indem man den Akku mehrfach mit hohem Strom bis auf ca. 0,8 V entlädt und dann wieder möglichst mit relativ hohem Strom auflädt. Es mag sein, daß NiCd-Akkus früherer Jahre tatsächlich einen Memory-Effekt besaßen, aber ich selbst konnte bei meinen Akkus diesen noch nie feststellen. Diese Beobachtung wurde inzwischen sowohl durch die Elektronik-Zeitschrift Elektor als auch durch Stiftung Warentest bestätigt.

Es gibt noch einen anderen Effekt, der sich so äußert, daß die Kapazität zurückgeht, wenn man einen NiCd-Akku immer nur mit geringen Strömen beaufschlagt, selbst wenn man ihn weder tiefentlädt noch überlädt. Die Ursache: Das Laden mit geringen Strömen hat eine lange Ladezeit zur Folge, was eine ideale Voraussetzung für das Wachstum größerer Kristalle sind, die bei gleichem Volumen eine geringere Oberfläche als kleine Kristalle besitzen. Da sich die Kapazität direkt proportional zur Oberfläche verhält und der Innenwiderstand umgekehrt proportional, ergibt sich so ein Kapazitätsrückgang und gleichzeitig eine Erhöhung des Innenwiderstands. Der erhöhte Innenwiderstand hat zur Folge, daß an ihm bei gleichem Entladestrom mehr Spannung abfällt, wodurch die außen meßbare Zellenspannung sinkt. Verbraucher mit Betriebsspannungsüberwachung wie z.B. Digitalkameras gehen dann von einer leeren Batterie aus und schalten ab, obwohl die Kapazität noch nicht erschöpft ist. Dies führt zu einem nicht realen aber vom Benutzer gefühlten Kapazitätsrückgang, da diesem vom jeweiligen Gerät "Akku/Batterie leer" gemeldet wird, obwohl diese Meldung nicht korrekt ist. Dieser als "lazy accu effect" bezeichnete Effekt ist reversibel, d.h. er kann wie der Memoryeffekt durch einige Lade-/Entladezyklen mit höherem Strom rückgängig gemacht werden, was dazu führt, daß er häufig mit dem Memory-Effekt verwechselt wird.

NiCd-Akkus in der Praxis
NiCd-Akkus sollten vorzugsweise bei Geräten mit mittlerer oder hoher Stromaufnahme verwendet werden. Wenn das Blitzgerät nicht mehr lädt oder der Akkuschrauber nur noch kraftlos dreht, sollten Sie nicht versuchen, das letzte Quentchen Strom aus den Akkus zu quetschen. Denn dabei werden sie tiefentladen. Einzelne Zellen weden möglicherweise sogar umgepolt, was sich kapazitätsvermindernd bis hin zum Totalschaden auswirkt. Leider gibt es nur wenige NiCd-/batteriebetriebene Geräte, die den Entladevorgang überwachen und bei Erreichen der Entladeschlußspannung eine weitere Entladung unterbinden, so daß Sie als Benutzer einen erheblichen Einfluß auf das Wohl und Wehe Ihrer NiCd-Akkus haben. Laden Sie sie baldmöglichst auf anstatt sie zu quälen, und verwenden Sie währenddessen einen zweiten Satz Akkus. Dieser kostet nicht die Welt und hält bei sachgerechter Handhabung und einem guten Ladegerät sehr lange. Unbenutzte Akkus sollten Sie aufgrund der Selbstentladung ungefähr alle 1 bis 2 Monate nachladen, damit sie auch für unverhoffte Fälle einsatzbereit und nicht im unpassendsten Moment leer sind und dann doch kaputtgequält werden. Durch gelegentliche vorherige Entladung mit relativ hohem Strom, was Sie bei guten Ladegeräten einstellen können, wird verhindert, daß der Akku mit der Zeit schlapp wird ("lazy accu effect"). Werden die Akkus in Geräten mit hoher Stromaufnahme wie z.B. Elektrowerkzeugen benutzt, ist dies jedoch unnötig, weil sie selbst die Akkus mit hohem Strom entladen.

Neu gekaufte Akkus sind immer fast vollständig entladen und müssen vor der ersten Verwendung erst einmal aufgeladen werden. Sofern Sie ein gutes Ladegerät mit Entlademöglichkeit und Delta-U-Abschaltung besitzen, sollten Sie sie einige wenige Male hintereinander laden und entladen, um sie richtig fit zu machen. Wenn eine anfänglich etwas geringere Kapazität nichts ausmacht, können Sie sie nach dem erstmaligen Aufladen aber auch sofort im Gerät verwenden. Ob das Entladen durch das Ladegerät oder das akkubetriebene Gerät erfolgt, ist völlig egal. Auch hierbei baut sich erst nach einigen Zyklen die Nennkapazität auf. Das mehrmalige vollständige Entladen mit nachfolgendem Aufladen hilft auch oft bei Akkus, die offenbar in ihrer Leistungsfähigkeit nachgelassen haben. Allerdings hat irgendwann einmal jeder Akku seine Lebensdauer erreicht.

Wofür NiCd-Akkus überhaupt nicht geeignet sind, sind Geräte mit geringer Stromaufnahme wie z.B. Uhren, denn einerseits müssen sie aufgrund der relativ hohen Selbstentladung alle paar Monate nachgeladen werden, andererseits sind die Akkus bereits tiefentladen, wenn die Uhr stehenbleibt. Selbst wenn Sie die Akkus rechtzeit wieder aufladen, gewöhnen sich NiCd-Akkus an die geringen Entladeströme und lassen in ihrer Leistungsfähigkeit nach. Für solche Anwendungen sollte man keine Akkus sondern Alkali-Mangan-Batterien verwenden, auch wenn man aus Gründen des Umweltschutzes Batterien eigentlich nicht mag.

Nickelmetallhydridakkus (NiMH)
Allgemeines / Aufbau
Das Schwermetall Cadmium wurde hier durch deutlich umweltfreundlicheres Metallhydrid ersetzt. Dieses Metallhydrid hat die Aufgabe, Wasserstoff zu speichern, welches die eigentliche Elektrode bildet. Als angenehmer Nebeneffekt ergibt sich eine höhere Kapazität bei gleichem Volumen. Die Selbstentladung ist bei NiMH-Akkus bezogen auf die Standardtypen hingegen höher als bei NiCd-Akkus und erreicht bei Raumtemperatur je nach Akkuqualität Werte von bis zu 30%. Bei dem genannten Wert beträgt die nutzbare Ladung nach 2 Monaten Lagerung nur noch 50% der Kapazität und nach 4 Monaten bescheidene 25%. Nach ca. 6 Monaten sind es sogar nur noch 10%.

Der größte Nachteil von NiMH-Akkus ist jedoch, daß der Innenwiderstand erheblich höher ist, so daß bei Hochstromanwendungen wie z.B. Fotoblitzgeräten und Akkuschraubern NiCd-Akkus nach wie vor die bessere Wahl sind. Bei Akkuschraubern und anderen Elektrogeräten kann man dieses Manko durch eine höhere Zellenzahl und damit höhere Betriebsspanung teilweise kompensieren, da bei gleicher Leistung dann ein geringerer Strom erforderlich ist, den auch NiMH-Zellen liefern können. Bei schon vorhandenen Geräten wie z.B. Blitzgeräten mit ihrer vorgegebenen Zellenzahl ist dies natürlich nicht möglich. Nachteilig gegenüber NiCd-Akkus sind zusätzlich der deutlich geringere zulässige Temperaturbereich (unter 5 °C und über 30 °C Umgebungstemperatur sollte man NiMH-Akkus weder benutzen noch laden) und die üblicherweise mit nominell 500 Lade-/Entladezyklen nur halb so große Lebensdauer.

Ideal sind NiMH-Akkus für Geräte mit mittlerer Stromaufnahme wie z.B. Taschenlampen, tragbare Musikgeräte, elektronische Spiele und Digitalkameras. Auch viele schnurlose Festnetztelefone und Rasierapparate sind mit ihnen ausgerüstet. Aufgrund der Gefahr der Tiefentladung sollten NiMH-Akkus nicht in Geräten mit niedriger Stromaufnahme wie z.B. Uhren verwendet werden (auch nicht die selbstentladungsarmen Typen): Wenn die Uhr bei nahezu völlig leergesaugtem Akku stehenbleibt, ist sehr oft der Akku bereits irreparabel geschädigt.

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Laden von NiMH-Akkus
Ein weiterer Nachteil ist, daß NiMH-Akkus Überladung noch deutlich schlechter als NiCd-Akkus vertragen. Auch gegenüber Tiefentladungen sind sie deutlich sensibler; man sollte daher noch weniger als bei NiCd-Akkus versuchen, die letzten Elektronen aus dem Akku zu quälen. Ohne Ladegerät mit wenigstens Delta-U-Abschaltung und Einzelschachtüberwachung macht wegen der Empfindlichkeit gegenüber Überladung die Verwendung von NiMH-Akkus überhaupt keinen Sinn. Wenn Sie ein Gerät mit Abschaltung im Spannungsmaximum besitzen, ist dieses natürlich neben NiCd- auch für NiMH-Akkus hervorragend geeignet. Bei Geräten mit Delta-U-Abschaltung ist dies leider nicht immer der Fall. Vor allem billige Geräte benötigen einen zu hohen Spannungsrückgang, wodurch die Zellen überladen und infolgedessen heiß werden, was sich in einer reduzierten Lebensdauer niederschlägt. Ein Ladegerät ist normalerweise ein Investitionsgut, das man nur sehr selten ersetzt. Insofern macht es sich im Laufe der Zeit bezahlt, nicht an der falschen Stelle zu sparen und lieber gleich ein hochwertiges Ladegerät zu kaufen. Mit diesem kann man sowohl NiCD- als auch NiMH-Zellen laden. NiMH-Zellen muß man aufgrund ihres höheren Innenwiderstands langsamer laden als NiCd-Zellen, um eine unzulässige Temperaturerhöhung zu vermeiden. Andererseits muß bei Geräten mit Delta-U-Abschaltung der Ladestrom groß genug sein, damit sich ein verwertbarer Spannungsrückgang einstellt, der auf einem Temperaturanstieg in der Zelle beruht. Ist der Strom zu gering, steigt die Zellentemperatur nicht genügend an, um einen ausreichenden Spannungsrückgang für die Ladeendeerkennung zu provozieren. Je nach Ladegerät und Ladeverfahren sollte die bei völlig leerem Akku zu erwartende Ladezeit möglichst zwischen ca. 2 und 4 h liegen.

Während es viele NiCd-Zellen tolerieren, gelegentlich bis auf wenige zehntel Volt entladen zu werden (nach Abschalten der Last steigt dann die Leerlaufspannung sofort auf ca. 1,1 V an), sofern man sie bald danach wieder auflädt, reagieren NiMH-Zellen auf solche Tiefentladungen mit einer deutlichen Lebensdauerverkürzung. NiMH-Zellen mögen es absolut nicht, wenn man sie unter 0,85 V entlädt (Spannung unter Last). NiMH-Zellen sollte man aus diesem Grund nur in Geräten betreiben, die sich bei niedriger Versorgungsspannung selbst abschalten.
Standard-NiMH-Zellen werden wie ihre NiCd-Kollegen im nahezu entladenen Zustand ausgeliefert. Nach dem Kauf müssen sie also ebenfalls erst einmal geladen werden. Wer seinen Akkus etwas Gutes tun will, sollte das allererste Aufladen (auch Formieren genannt) möglichst schonend durchführen, d.h. mit eher niedrigem Ladestrom. Dies macht aber nur Sinn, wenn Ihr Ladegerät das Aufladen mit relativ geringem Ladestrom unterstützt d.h. in der Lage ist, das Ladeende korrekt zu bestimmen. Für viele Ladegeräte ist der Spannungsrückgang der Zellenspannung bei Volladung zu gering, wenn mit geringem Strom geladen wird, was eine Überladung zur Folge hätte, die die Zellen schädigt. In diesem Fall sollten Sie lieber mit normalem (d.h. eher hohem) Ladestrom laden. Nach dem ersten Aufladen besitzen auch NiMH-Akkus noch nicht ganz ihre maximale Kapazität. Diese wird erst nach einigen Lade- und Entladezyklen erreicht. Das Entladen kann dabei durchaus auch durch den Betrieb in einem akkubetriebenen Gerät erfolgen, sofern die anfänglich etwas geringere Kapazität nicht stört. Alle auf die Erstladung folgenden Ladevorgänge sollten mit tendenziell hohem Ladestrom erfolgen (d.h. sodaß der Akku in weniger als 4 h geladen wird), um die Bildung großer Kristalle und damit eine geringe Akkukapazität sowie einen hohen Innenwiderstand zu vermeiden.

Ultraschnelladung von NiMH-Akkus
Nahezu alle heute erhältlichen NiMH-Akkus sind schnelladefähig. Der Ladestrom wird dabei nach oben hin prinzipiell durch zwei Faktoren begrenzt: Die durch den Ladestrom verursachte Wärmeentwicklung und die sichere Erkennung eines vollgeladenen Akkus. Hitze ist für NiMH-Akkus schädlich; wenn sie beim Laden oder Entladen deutlich mehr als handwarm werden, wirkt sich das negativ auf die Lebensdauer aus. Wärme wird dabei deshalb erzeugt, weil erstens die Übergangsstellen und Verbindungsleitungen im Akku einen ohmschen Widerstand bilden, der bei Stromfluß warm bzw. heiß wird (je höher der Strom desto mehr). Zweitens geschieht die elektrochemische Umwandlung mit einem Wirkungsgrad von weniger als 100%, sodaß auch hier eine Verlustleistung anfällt, die zur Erwärmung beiträgt. Wenn mit hohen Ladeströmen gearbeitet wird, ist eine sichere und vor allem schnelle Erkennung des Zustands "Akku vollgeladen" unabdingbar, da ab dem Zeitpunkt der Volladung der Akku keinen weiteren Strom mehr speichern kann und somit ein weiterhin anliegender Ladestrom eine große Verlustleistung erzeugt, wodurch der Akku sehr heiß wird. Gleichzeitig wird im Akku Sauerstoff erzeugt, der aufgrund der vergleichsweise großen erzeugten Mengen keine Zeit hat, wie bei niedrigen Strömen langsam absorbiert zu werden. Dadurch steigt der Innendruck schnell stark an und bringt das Überdruckventil zum Bersten. Der Akku befindet sich dann in den ewigen Jagdgründen. Zudem ist dies wegen der austretenden Kalilauge nicht ganz ungefährlich.

Es werden durchaus Ladegeräte angeboten, die versprechen, konventionelle NiMH-Akkus in 15 Minuten zuverlässig laden zu können - oft unter Verwendung eines Lüfters zur Kühlung der Akkus. Aber leider funktioniert diese Ultraschnelladung oft deutlich weniger gut, als es die Hochglanzprospekte versprechen. Zudem ist sie nur bei ausgewählten Akkutypen möglich, da manche Akkus schon beim Laden mit einem Strom, der (in mA) lediglich 1/3 des aufgedruckten Kapazitätsnennwerts beträgt (womit ein völlig leerer Akku in etwas mehr als 3 Stunden vollgeladen wäre) bedenklich heiß werden. Insbesondere NoName-Billigakkus vom Grabbeltisch sind dafür berüchtigt.

Die sicherste und zuverlässigste Methode, den Ladestrom rechtzeitig abzuschalten, wäre die Überwachung des Innendrucks der Akkuzellen. Genau diesen Weg geht Varta mit ihren Akkus namens "15 minute charge&go" bzw. "Photo 15 minute". Diese Akkus besitzen einen in den Akku integrierten Druckschalter, der ab einem bestimmten Überdruck in der Zelle ein Schaltsignal liefert. Dieses Schaltsignal wird über einen zusätzlichen Kontakt am Akku nach außen geführt. Die von Varta verkauften, proprietären Ladegeräte können dieses Schaltsignal auswerten sprich den Ladestrom dann abschalten, wodurch die sehr schädliche Überladung verhindert wird. Weder diese Akkus noch die speziellen Ladegeräte sind besonders preisgünstig, weshalb ihnen eine weite Verbreitung versagt blieb. Zudem sind die Akkus nur in den Bauformen AAA (Micro) und AA (Mignon) erhältlich.

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NiMH-Akkus mit niedriger Selbstentladung
Seit Mitte 2006 sind weiterentwickelte NiMH-Akkus erhältlich, von denen die Hersteller behaupten, daß deren Selbstentladung deutlich reduziert wurde und nur noch ca. 15% pro Jahr anstatt wie bei herkömmlichen NiMH-Akkus bis zu 30% pro Monat (also ungefähr 99% pro Jahr) entspricht. Werbung und Wirklichkeit klaffen ausnahmsweise einmal nicht auseinander, denn nach meinen Messungen liegt die Selbstentladungsrate in der Tat bei weniger als 15% pro Jahr. Ein weiterer Vorteil dieser Akkus ist die unter Belastung etwas höhere Spannungslage gegenüber konventionellen Nickelmetallhydrid-Akkus. Nachteilig ist hingegen, zumindest auf dem Papier, die etwas geringere Kapazität gegenüber den Standardtypen. Solche Akkus wurden zuerst von der Firma Sanyo auf den Markt gebracht und sind im Handel unter dem Namen eneloop zu finden. Möglich wurde die reduzierte Selbstentladung u.a. durch Verwendung eines anderen Metallhydrids und eines verbesserten Separators. Über genaue Details zur Zusammensetzung bzw. zum Aufbau schweigt sich Sanyo verständlicherweise aus. Weitere Hersteller selbstentladungsarmer Akkus sind Panasonic und GP. Beiden gemeinsam ist, daß die Kapazitätsangabe geringfügig über derjenigen der Sanyo-Akkus liegt. Der Vertrieb solcher Akkus erfolgt auch unter anderen Markennamen als sogenannte OEM-Ware.

Im Gegensatz zu den normalen NiMH-Akkus sind die selbstentladungsarmen Akkus geladen, wenn man sie kauft. Man kann sie also wie Batterien sofort verwenden, auch wenn sie nicht ganz voll geladen sind. Direkt aus der Packung entnommen besaßen die von mir gekauften Akkus eine Ladung von im Mittel ca. 1650 mA (Swissbatteries), ca. 1630 mA (Panasonic Infinium), ca. 1500 mA (Sanyo eneloop) bzw. ca. 1600 mAh (Varta Ready2Use) bei einem Entladestrom von 500 mA. Diesen Werten sollte man jedoch keine zu große Bedeutung beimessen, da auf den wenigsten Akkus ein Hinweis auf das Herstellungsdatum und damit die Lagerzeit zu finden war. Bei allen mir verfügbaren Akkus habe ich zusätzlich die nutzbare Kapazität nach Volladung gemessen. Es spielt dabei eine nicht unerhebliche Rolle, ob die Akkus wie im Datenblatt angegeben sofort nach dem Laden zur Kapazitätsmessung entladen werden oder aber wenige Stunden lagern, weil z.B. der Ladevorgang nachts abgeschlossen war und der manuell initiierte Entladevorgang erst morgens früh startete. Meine Messungen zeigten, daß innerhalb weniger Stunden die nutzbare Kapazität genau wie bei gewöhnlichen NiMH-Zellen absinkt. Bei einigen wenigen Stunden Lagerzeit nach dem Volladen war eine Selbstentladung von zwischen 50 bis 100 mAh zu beobachten. Laut Info von Sanyo ist dieses Verhalten normal, obwohl es sich um selbstentladungsarme Akkus handelt. Die Selbstentladung ist nicht konstant sondern sofort nach dem Laden am größten, geht dann aber rasch zurück. Verschiedene Nutzer berichteten jedenfalls, daß nach einigen Wochen Lagerzeit die Selbstentladung deutlich geringer als bei herkömmlichen Akkus ist, was ich ebenfalls bestätigen kann.

Um sicherzustellen, dass die Akkus sofort nach dem Laden wieder entladen werden, nutzte ich die Cycle-Funktion meines Ladegeräts, welches die Akkus so oft lädt und entlädt, bis die gemessene Kapazität nicht weiter zunimmt. Auf diese Weise waren bei einer Charge von jeweils 8 Akkus pro Hersteller bzw. Marke im Mittel ca. 1970 mAh (Swissbatteries), 1940 mAh (Panasonic), 1900 mAh (Sanyo) und 1950 mAh (Varta) messbar. Die Streuung, also die Abweichung einzelner Zellen von diesem Mittelwert, betrug dabei ungefähr +/- 50 mAh (Panasonic erstaunliche +/- 10 mAh, aber dies kann bei der aus statistischer Sicht geringen Zellenzahl reiner Zufall sein). Die gemessene Kapazität ist trotz der begrenzten Aussagekraft aufgrund der geringen Anzahl der überprüften Akkus ein erfreuliches Ergebnis, obwohl als Nennwert 2000 mAh (Sanyo) bzw. 2100 mAh (Swissbatteries, Panasonic und Varta) aufgedruckt sind. Allerdings wird dieser Nennwert bei einem Entladestrom von 200 mA spezifiziert, während das zur Kapazitätsmessung verwendete Lade-/Entladegerät mit einem Entladestrom von 500 mA arbeitete. Die nutzbare Kapazität ist bei einem hohen Entladestrom geringer als bei einem niedrigen, weshalb zu erwarten war, daß die gemessene Kapazität unter dem aufgedruckten Nennwert liegt. Zumindest korreliert der bei den Sanyo-Zellen gemessene Wert sehr gut mit den Entladekurven des mir für diese Akkus vorliegenden Datenblatts.

Aufgrund meiner bisher gemachten, mehrjährigen Erfahrungen kann ich diesen Akkutyp wärmstens empfehlen, denn damit fällt das stete Ärgernis weg, dass die in der Schublade gelagerten Akkus immer genau dann nahezu leer sind, wenn man sie am dringendsten benötigt. Ein weiterer Vorteil ist, daß man mit ihnen in Digitalkameras deutlich mehr Fotos aufnehmen kann als mit den meisten herkömmlichen NiMH-Akkus. Das liegt daran, dass die Klemmenspannung unter Belastung geringfügig höher ist, wodurch die in allen mir bekannten Digitalkameras, die mit Mignonzellen betrieben werden, viel zu hoch eingestellte Unterspannungsabschaltung deutlich später einen leeren Akku erkennt und damit auch später die Kamera abschaltet. Sie kosten dabei nicht einmal nennenswert mehr als herkömmliche Markenakkus. Ein Vergleich mit den Preisen von Akkus vom Grabbeltisch ist dabei unzulässig, weil man bei letzteren nie weiß, welche katastrophale Qualität man einkauft; man kauft dort halt billig aber nicht notwendigerweise preiswert. Dass selbstentladungsarme Akkus eine ca. 20% geringere Nennkapazität besitzen als die neuesten NiMH-Akkus herkömmlicher Technologie, spielt für die allermeisten Anwendungsfälle keine Rolle, da die niedrige Selbstentladung die geringere Nennkapazität schon nach kurzer Lagerzeit kompensiert. Meine Erfahrungen mit diesem Akkutyp sind jedenfalls so gut, daß ich seit deren Verfügbarkeit nie wieder "normale" NiMH-Akkus gekauft habe.

Zusätzlich zu den genannten Marken werden inzwischen auf dem deutschen Markt viele weitere selbstentladungsarme NiMH-Akkus angeboten, teilweise unter einem bekannten Markennamen, nicht selten jedoch unter einer völlig unbekannten Marke ("NoName"), z.T. auch als Hausmarke. Diese Firmen stellen die unter ihrem Namen vertriebenen Akkus natürlich alle nicht selbst her, sondern beziehen sie aus für den Käufer unbekannter Quelle und verkaufen sie unter eigenem Label. Wer von welchem Akkuhersteller die Akkus bezieht, wird in vielen Foren leidlich diskutiert, ist aber ein streng gehütetes Geheimnis. Eigentlich ist es aber egal, solange die umgelabelten Akkus tatsächlich von einem der o.g. 3 Markenhersteller und nicht etwa aus einer dubiosen Quelle minderer Qualität stammen. "Made in China" ist dabei übrigens kein grundsätzliches Ausschlusskriterium, denn in China fertigen u.a. wegen der Umweltauflagen in der eigenen Heimat auch die genannten japanischen Markenhersteller. Gute Erfahrungen habe ich persönlich mit Sanyo eneloop, Panasonic Infinium, Swissbatteries Accubattery und Varta Ready2Use gemacht, weshalb ich diese weiterempfehlen kann. Es mag sein, dass die Anzahl der untersuchten Akkus zu gering und es auch reiner Zufall war, aber meine Tests mit jeweils einem Satz (d.h. 4 Stück) der selbstentladungsarmen Akkus Agfa direct energy, Camelion AlwaysReady sowie EneReady waren nicht ganz so erfreulich: Probleme traten dahingehend auf, dass bei allen diesen Akkus die Kapazitätsabweichung zwischen den Zellen eines Satzes deutlich höher als bei den Markenakkus war. Zusätzlich war zu beklagen, dass bei einem Satz eine Zelle eine deutlich höhere Selbstentladung als alle anderen hatte und bei einem anderen der Spannungsverlauf einer Zelle beim Laden merkwürdig war, wodurch für diese keines meiner Ladegeräte das Ladeende korrekt erkennen konnte und daher wegen einer zu hohen Akkutemperatur eine Notabschaltung einleiten mussten.

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Lithiumionenakkus
Lithiumionenakku ist der Oberbegriff für verschiedene Akkutypen, bei denen eine Elektrode aus Lithium besteht. Das Material der zweiten Elektrode ist von Typ zu Typ unterschiedlich, wodurch sich auch eine unterschiedliche Nennspannung im Bereich von ca. 3,0 bis 3,7 V ergibt. Ihre Selbstentladung ist sehr gering und die Energiedichte sehr hoch. Aufgrund der verwendeten Materialien sind LiIon-Akkus sehr umweltfreundlich, müssen aber in Deutschland wie alle Akkus und Batterien trotzdem dem Recycling zugeführt werden. Ihr Händler ist gesetzlich zur Rücknahme verpflichtet. Der Innenwiderstand ist zwar höher als der von NiMH- und erst recht als der von NiCd-Akkus, aber bei gleichem Volumen ist die Kapazität deutlich grösser und das Gewicht pro Ah ist viel geringer. Lithiumionenakkus sind in der Herstellung zwar nicht mehr sonderlich teuer, aber die Vorteile dieses Akkutyps lassen sich die Hersteller vom Endkunden gerne gut bezahlen. Außerdem muss erhöhter Aufwand in der Ladeelektronik betrieben werden, da schon eine geringfügig zu hohe Ladespannung zur Explosion des Akkus führen kann. Aufgrund der höheren Kosten war ihr Einsatz anfänglich auf Geräte der gehobenen Preisklasse beschränkt. Inzwischen werden sie dank durch den Stückzahleffekt sinkender Kosten auch in Massenprodukten wie Mobiltelefonen, MP3-Playern etc. eingesetzt. Auch bei elektrisch betriebenen Werkzeugen wie z.B. Akkuschraubern ersetzen inzwischen LiIon-Akkus immer mehr die bis dahin verwendeten NiCd- oder NiMH-Akkus. Leider kommen aber dort vor allem bei nicht sehr teuren Modellen oft LiIon-Akkus zum Einsatz, die nur etwa die Hälfte der bis dahin üblichen Kapazität besitzen und neben der halben Gebrauchsdauer bis zum Nachladen wegen des höheren Innenwiderstands vergleichsweise lustlos vor sich hindrehen.

Die Lebensdauer von Lithiumionenakkus ist auch bei bester Pflege begrenzt und beträgt in der Regel nur 3 bis 5 Jahre ab Herstellung. LiIon-Akkus altern nämlich leider auch dann, wenn sie überhaupt nicht benutzt werden. Nach Ablauf der o.g. Zeitspanne wird der Akku jedoch keineswegs schlagartig unbrauchbar, sondern hat lediglich einen definierten Prozentsatz seiner Kapazität verloren, so daß eine Neuanschaffung empfohlen wird. Wenn es nichts ausmacht, daß man früher nachladen muß, kann man ihn selbstverständlich noch länger benutzen.

Ein grosser Nachteil von Lithiumionenakkus, der sie schon mehrfach in die Schlagzeilen gebracht hat, ist die Gefahr der Explosion bei Überladung oder bei zu hoher Stromentnahme. Selbst wenn der Akku weder explodiert noch leckt, kann man ihn schon mit einer einzigen Überladung oder Tiefentladung stark beschädigen. Aus diesem Grund sind meistens sowohl eine Lade- als auch Entladeüberwachung in die jeweiligen Geräte integriert. Dadurch wird der Akku immer richtig geladen und zudem das Gerät abgeschaltet, wenn während des Betriebs die Entladeschlussspannung erreicht ist. Überladung und Tiefentladung werden dadurch zuverlässig unterbunden. Trotzdem kann man nur etwa 100 Ladezyklen ohne allzu großen Kapazitätsrückgang erreichen.

Auf dem Gebiet der LiIon-Akkus gab es in den letzten Jahren zahlreiche Neuerungen und Verbesserungen. Wahrscheinlich sind bereits heutige LiIon-Akkus langlebiger als oben angegeben. Leider halten sich die Hersteller mit verbindlichen Angaben sehr bedeckt. Es dürfte nur eine Frage der Zeit sein, bis Typen auf dem Markt erscheinen, bei denen Alterungsbeständigkeit und Anzahl der Ladezyklen kein Thema mehr sind. Andererseits ist die Gebrauchsdauer der Geräte oft kürzer, wobei die Akkus von ihrer Bauform her speziell für das jeweilige Gerät konstruiert wurden und daher eine Weiterverwendung in einem anderen Gerät ohnehin nicht möglich ist. Bedauerlicherweise gilt ein 5 Jahre altes Notebook genauso wie ein 2 Jahre altes Mobiltelefon bereits als historische Technik, weshalb der Akku nicht unbedingt deutlich länger halten muss.

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