Ratgeber zu Akkus

Tipps und Infos rund um wiederaufladbare Batterien

Was ist ein Akku?

Akku kommt von Akkumulator und bedeutet Sammler. Der Akku besteht aus Zellen, die auf Grund ihrer chemisch-physikalischen Eigenschaften in der Lage sind, elektrische Energie zu sammeln und wieder abzugeben. Akkus gibt es in verschiedenen Größen. Für viele Anwendungen werden mehrere Zellen zu einem Paket zusammengefasst, miteinander verbunden und in einem gerätespezifischen Gehäuse untergebracht. Dies ist überall da der Fall, wo der Akku zur Standardausrüstung gehört, also etwa bei Handys, Videokameras und auch vielen Digitalkameras.

Aufbau einer Zelle

Eine wiederaufladbare Zelle besteht prinzipiell aus zwei Elektroden, zwischen denen eine chemische Reaktion stattfindet Durch diese Reaktion wird elektrische Energie freigesetzt. Es gibt eine positive Elektrode und eine negative Elektrode. Diese enthalten, je nach Technologie des Akkus, unterschiedliche Materialien.

Die Elektroden werden durch einen Separator gegeneinander isoliert, sonst gäbe es einen internen Kurzschluss, und die elektrische Energie würde in Form von Wärme verpuffen. Damit eine elektrochemische Reaktion stattfinden kann, ist nun noch ein Elektrolyt nötig, eine Flüssigkeit, die Leitsalze enthält. Diese befindet sich in den Elektroden und im Separator. Schließlich braucht der Akku noch ein Gehäuse, das aus Zellgefäß und Zelldeckel besteht. Das Zellgefäß ist zugleich der negative Ableiter (der „Minuspol“), der Zelldeckel der positive Ableiter (der „Pluspol“).

Zelltypen

Im Wesentlichen gibt es zwei Zelltypen: die Rundzellen und die prismatischen Zellen. Bei den Rundzellen werden die Elektroden mit den Separatoren aufgewickelt, während bei den prismatischen (eckigen) Zellen die Elektroden aus flachen Platten bestehen. Für eine möglichst hohe Energiedichte sprechen die Rundzellen, da hier die größtmögliche Elektrodenoberfläche auf kleinstem Raum untergebracht werden kann. Prismatische Zellen findet man fast ausschließlich in den fertig „assemblierten“ Akku-Packs für bestimmte Geräte. Ob eine Rundzelle oder eine prismatische Zelle bevorzugt wird, ist hauptsächlich eine Frage des vorhandenen Raumes.

Die unterschiedliche Systeme

Bei Akkus gibt es unterschiedliche elektrochemische Systeme. Jedes chemische System zeichnet sich durch besondere Eigenschaften aus, die optimal zu Ihren mobilen Geräten passen. Die Systeme haben folgende Vor- und Nachteile:

Lithium-Polymer Akkus

Die „jüngste“ Technologie.
+ höchste Energiedichte, insbesondere bezogen auf das Gewicht
+ sehr flache Batterien mit flexibler Formgebung
+ sehr geringes Gewicht
- benötigt wie Lithium-Ionen-Akkus eine spezielle Ladetechnik (nicht spannungskompatibel zu Ni-Cd und Ni-MH)

Lithium-Ionen Akkus

hohe Energiedichte (bezogen auf Volumen und Gewicht)
+ kurze Ladezeiten
- teurer als Ni-MH-Akkus
- benötigt ebenfalls eine spezielle Ladetechnik

Nickel-Hydrid Akkus

+ bis zu 4-fache Kapazität verglichen mit Ni-Cd
+ kein Memory-Effekt trotz ständigen Be- und Entladens, daher kein Entladen vor dem Laden notwendig
+ geringe Umweltbelastung
- teurer als Ni-Cd, aber besseres Preis-Leistungs-Verhältnis
- hitzeempfindlicher beim Laden

Nickel Cadmium Akkus

+ gut geeignet auch bei sehr niedrigen Temperaturen
+ für Geräte mit hohem Stromverbrauch geeignet
+ extrem hohe Kurzzeitbelastbarkeit
- umweltbelastend (Cadmium)
- relativ geringe Kapazität

Technik

Spannung und KapazitätSpannung ergibt sich aus der Potentialdifferenz zwischen den Elektroden. Sie wird in Volt angegeben.
Die Nennspannung beträgt bei Ni-Cd- und Ni-MH-Rundzellen 1,2 Volt. Geräte, die für 1,5 Volt Batteriespannung vorgesehen sind, laufen auch einwandfrei mit der geringeren Spannung der Akkus. Durch die Schaltung mehrerer 1,2 Volt-Zellen in Reihe oder parallel kann sowohl die Spannung als auch die Kapazität den Erfordernissen des Gerätes angepasst werden.

Die verfügbare Kapazität eines Akkus ist abhängig von:

Reihenschaltung
Parallelschaltung
Der Entladestromstärke
Der Geräteabschaltspannung
Der Umgebungstemperatur
Dem Ladezustand
Der Lagerzeit

Kapazität ist die Speicherfähigkeit des Akkus, vergleichbar mit dem Inhalt eines Benzintanks beim Auto. Je mehr im Tank, desto länger kann man fahren. Angegeben wird die Kapazität in Ah (Amperestunden)

Memory-Effekt und Lazy-Battery-Effekt

Beim richtigen Laden Ihrer Akkus sollten zwei Dinge vermieden werden: der Memory-Effekt und der Lazy-Battery-Effekt.

Wir erklären Ihnen, was diese Begriffe bedeuten:

Klassischer Memory-Effekt

Der klassische Memory-Effekt ist ein Phänomen, das einen Ni-Cd-Akku bei falscher Handhabung schnell außer Gefecht setzen kann. Die technische Erklärung: Wenn Sie einen Ni-Cd-Akku mit niedrigen Strömen vor der vollständigen Entleerung aufladen, d.h. nur Teilentladungen durchführen, entstehen an der negativen Elektrode bestimmte chemische Phasen (Verbindungen), die sich durch mehrmalige Wiederholung dieser Vorgänge noch weiter verstärken.
Dadurch verringert sich die verfügbare Energie immer mehr, wobei der Akku nur noch wenige Minuten die nötige Spannung liefert.

Klassischer Memory-Effekt

Dieses Phänomen lässt sich vermeiden, indem Sie die Akkus immer so weit entleeren, bis Ihre Geräte den Betrieb einstellen. Ist der Memory-Effekt doch einmal eingetreten, so kann er durch vollständige Entladung mit einem Refreshing-Gerät oder einem Ladegerät mit Entladefunktion wieder behoben werden.

Lazy-Battery-Effekt

Die Ursachen sind im Prinzip die gleichen wie beim klassischen Memory-Effekt (Dauerüberladung bzw. nur Teilentladung). Die Spannung liegt hier etwas tiefer als normal, die Nutzungsdauer selbst ist aber davon kaum betroffen. Dieser Effekt ist daher auch weit weniger gravierend.

Unser Tipp:

Entladen Sie Ihren Akku von Zeit zu Zeit komplett und laden Sie ihn dann wieder auf. Am besten zwei- bis dreimal hintereinander. Man nennt diesen Vorgang auch „Zykeln“. Auch hierfür ist ein Ladegerät mit Entladefunktion von Vorteil. So werden die Folgen des Lazy-Battery-Effektes vollständig beseitigt, der Akku hat seine alte Leistungsfähigkeit zurück.

Akkus laden vor dem ersten LadevorgandDie Akku-Zellen werden grundsätzlich während der Produktion geladen, um ihre Funktionsfähigkeit zu prüfen. Je nachdem, wie viel Zeit danach bis zum Verkauf verstreicht, verliert der Akku jedoch seine Ladung. Laden Sie deshalb Ihre Akkus vor dem ersten Einsatz immer auf.

Achtung:

Ni-Cd-Akkus sollten im Gegensatz zu anderen Akkus vor dem Ersteinsatz vollkommen entladen werden, um sie danach wieder aufzuladen. Der Memory-Effekt kann dadurch vermieden werden

Die unterschiedlichen Ladeverfahren

Akkus und Lader bilden eine Einheit, jeder trägt seinen Teil zur perfekten Aufladung bei. Generell sollten Akkus nur solange geladen werden, bis sie voll sind. Wird der Akku danach weiter geladen, erhitzen sich die Zellen und können geschädigt werden. Um dies zu verhindern, besitzen gute Ladegeräte eine Abschaltvorrichtung. Mit einem Ladegerät ohne Abschaltvorrichtung tun Sie Ihren Akkus keinen Gefallen.

Man unterscheidet prinzipiell drei Ladeverfahren:

Das Normalladen

Beim Normalladen ist der Akku frühestens nach 10 Stunden voll. Die empfohlene Ladezeit liegt zwischen 12 und 16 Stunden. Da die Stromstärke beim Normalladen relativ gering ist, ist die Gefahr des Überladens klein. Haben Sie Ihre Akkus versehentlich mal 24 statt 16 Stunden im Ladegerät gelassen, wird ihnen in der Regel kein Schaden zugeführt.

Das Schnellladen

Beim Schnellladen ist der Ladevorgang in der Regel in einer Zeit von 1-3 Stunden abgeschlossen. Das Schnellladen schadet den Akkus nicht. Allerdings muss die Abschaltautomatik des Ladesystems präzise und zuverlässig arbeiten, um eine Überladung zu vermeiden.

Das Ultraschnellladen

Beim Ultraschnellladen wird ein Akku in enormem Tempo (höchstens eine Viertelstunde) geladen. Anders als in anderen Systemen ist die Abschaltautomatik nicht im Ladegerät, sondern direkt im Akku integriert, z.B. im weltschnellsten Akku-Ladesystem von Varta, dem 15 minute charge & go

Was schützt Akkus vor der Überladung?

Ein Ladegerät sollte über bestimmte Abschaltund Überwachungsmechanismen verfügen: Absolute Temperaturüberwachung Die Temperatur der wiederaufladbaren Batterie wird hierbei gemessen. Steigt diese z.B. über 70 C° an, schaltet das Ladegerät ab.

Relative Temperaturüberwachung

Hier registriert ein Temperatursensor den schnellen Anstieg der Temperatur, ein Indiz dafür, dass der Akku voll ist. Spannungsmessungs-Verfahren (Minus-Delta-U Verfahren) Bei diesem verbreitetsten Verfahren wird die Tatsache ausgenutzt, dass bei einem Ni-Cd- oder Ni-MH-Akku die Zellenspannung leicht zurückgeht (-Delta U), sobald die Zelle voll geladen ist. Diese Abschaltung funktioniert wesentlich genauer als die Timer-Abschaltung. Varta 15 minute charge & go. Bei diesem Verfahren bestimmt nicht das Ladegerät, sondern der Akku selbst den Abschaltzeitpunkt. Ein im Akku integrierter Druckschalter erkennt den Ladezustand und schaltet vor einer Überhitzung ab.

Das sollte ein gutes Ladegerät besitzen

Normallade Geräte
Abschalttimer
Schnell Ladegeräte
Abschaltelektronik nach dem Minus-Delta-U Verfahren oder eine temperaturabhängige Abschaltung.
Evtl. noch einen Timer als Sicherheitsabschaltung Entladefunktion

Welches Ladegerät für welchen Akku?

Li-Ionen-Akkus benötigen ein besonderes Ladegerät. Zusätzlich ist in den Akkus eine aktive Schutz- und Überwachungselektronik integriert.

Fragen und Antworten

Der Richtige Akku

Zu welchen Geräten passen wiederaufladbare Akkus am besten?

Wiederaufladbare Akkus passen gut zu fast allen Geräten, die viel Energie in wenig Zeit benötigen: Kinderspielzeug, Haushaltsgeräte, tragbare Discmen und DVD-Player, MP-3 und Gameboy, Digital- und Videocams etc.

Wiederaufladbare Akkus sind nicht empfehlenswert, wenn man das Gerät nicht oft benutzt (z.B. Personenwaage) oder wenn der Akku über längere Zeit permanente Spannung erzeugen soll (z.B. bei Wanduhren).

Aufgrud der Selbstentladung von Akkus (50% in drei Monaten) ist hier der Einsatz einer Primärbatterie vorzuziehen.

Welche Unterschiede gibt es zwischen den beiden Akku-Technologien Ni-MH und Ni-Cd?

Ni-MH speichert je nach Zellgröße und -art bis zu 400% mehr Energie als Ni-Cd. Es tritt dabei kein Memory-Effekt auf. Die Lebensdauer ist aufgrund des weniger häufigen Ladebedarfs länger. Ni-Cd-Akkus sind i.d.R. besser geeignet für Anwendungen, die sehr hohe Ströme benötigen (z.B. Video-Leuchten, Akku-Werkzeuge etc.). Bei tiefen Temperaturen ist der Wirkungsgrad von Ni-Cd-Akkus höher als bei Ni-MHAkkus. Sie sind preiswerter.

Kann ich Ni-Cd-Akkus einfach gegen Ni-MH-Akkus austauschen?

Ja. Der Umstieg auf die neuere, leistungsstärkere und umweltfreundlichere Ni-MH-Technologie ist problemlos möglich und empfehlenswert. Deshalb bietet Varta Ni-MHAkkus für alle gängigen Geräte an.Warum stellt ein wiederaufladbarer Akku plötzlich seine Funktion ein? Die Spannung eines wiederaufladbaren Akkus bleibt während der gesamten Einsatzzeit ziemlich konstant. Wenn er aber leer ist, verringert sich die Spannung mit einem Mal, und zwar sehr viel schneller als bei einer alkalischen Batteriezelle, deren Entladespannung kontinuierlich abfällt.

Das richtige Aufladen. Kann man beim Aufladen etwas falsch machen?

Allerdings. Aufladen in minderwertigen Ladegeräten ohne Ladekontrolle und Abschaltung kann Ihre Akkus zerstören oder in der Kapazität beeinträchtigen.

Was muss ich wissen, um von Anfang an die optimale Akku-Leistung zu bekommen?

Vor dem ersten Gebrauch sollten Sie Ihre neuen Ni-MH- und Ni-Cd-Akkus 3 Mal hintereinander entladen und wieder aufladen. Auch ältere Akkus erhalten durch dieses Auf- und Entladen (Zykeln) Ihre höchste Kapazität zurück.

Li-Ionen- und Li-Polymer-Akkus haben nach dem ersten Laden sofort die volle Leistung.

Dürfen Akkus beim Laden heiß werden?

Sie dürfen sich erwärmen, aber nicht wirklich heiß werden. Tun sie das, sind sie entweder überladen oder defekt. Ein gutes Ladegerät erkennt den Temperaturanstieg und schaltet ab. Li-Ionen- und Li-Polymer-Akkus erwärmen sich bei der Ladung kaum. Hochwertige Varta Video-Akkus besitzen einen Thermoschalter, der die Ladefunktion bei ca. 70 ºC abschaltet und somit eine Überhitzung verhindert.

Schadet „Schnellladen“ meinen Akkus?

Nein. Das Schnellladen dauert ca. 1-3 Stunden. Der relativ hohe Strom des Schnellladegeräts erfordert allerdings eine besonders zuverlässige Abschaltung, sobald die Vollladung erreicht ist.

Wie lange darf ich meine Akkus im Ladegerät lassen?

Bei modernen, elektronisch gesteuerten Ladegeräten besteht keine Gefahr, wenn Sie die Akkus z.B. über mehrere Tage im Gerät lassen. Sie schalten bei Vollladung ab oder schalten auf eine Erhaltungsladung um. In einem Ladegerät ohne zuverlässige Abschaltung können Akkus beschädigt oder zerstört werden, wenn sie nicht rechtzeitig herausgenommen werden.

Die maximale Ladedauer bei vorheriger Vollentladung errechnet sich wie folgt:

a) Für Ni-Cd
b) Für Ni-MH
Ladefaktor bei Ni-Cd-Akkus = 1,4
bei Ni-MH-Akkus =1,5

Beispiel:
Ni-MH-Akku mit 2000 mAh Kapazität und Ladegerät mit 300 mA Ladestrom:

2000 mAh x 1,5 / 300 mA = 10 Stunden (Ladezeit

Wie hoch ist die Selbstentladung eines Akkus?

In der Regel verlieren Akkus innerhalb von drei Monaten etwa 50% ihrer Ladung. Die Selbstentladung hängt von der Umgebungstemperatur ab. Je höher die Temperatur, desto größer ist die Selbstentladung über die Zeit

Die Richtige Pflege und Lagerung

Soll man einen Akku bei längerer Nichtbenutzung aus dem Gerät nehmen?

Ja. Auch im ausgeschalteten Gerät kann ein geringer Strom fließen, der nach längerer Zeit zu einer Tiefenentladung führt, die dem Akku schadet und ihn im Extremfall zerstört.

Wie kann ich die Leistung meiner Akkus lange erhalten?

Allen Ni-MH-Akkus tut gelegentliches „Zyklen“ gut. Dabei werden die Akkus mehrmals hintereinander völlig entladen und wieder geladen. Um einen Kapazitätsverlust bei Ni-Cd- Akkus zu vermeiden, sollten Sie nach 10 Ladezyklen einmal komplett entladen werden.

So wird die durch den Memory-Effekt oder Lazy-Battery-Effekt eingeschränkte Leistungsfähigkeit wieder voll hergestellt.

Wo soll ein Akku gelagert werden?

Der empfohlene Temperaturbereich für Langzeitlagerung liegt zwischen +10 ºC und +30 ºC bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50%.

In welchem Zustand solle ein Akku gelagert werden?

Da Akkus innerhalb von mehreren Monaten ihre Ladung verlieren, ist es bei Ni-MH- und Ni-Cd-Akkus prinzipiell gleich, in welchem Zustand sie gelagert werden. Bei längerer Lagerung (länger als ein halbes Jahr) sollte ein Ni-MH-Akku jedoch im geladenen Zustand gelagert werden. Zudem sollte er alle zwölf Monate mindestens einmal nachgeladen werden. Im Gegensatz dazu besitzen Li-Ion-Akkus eine aktive Elektronik, deren Stromverbrauch den Akku im Laufe der Zeit restlos entlädt. Deshalb müssen Lithium-Ionen-Akkus generell geladen gelagert werden und spätestens nach zwölf Monaten wieder nachgeladen werden, sonst kann der Akku zerstört werden.

Die Richtige Entsorgung - so gehts!

Wie entsorge ich meine verbrauchten Akkus und Batterien?

Am besten dort, wo Sie sie gekauft haben. Der Handel stellt Sammelboxen bereit, um die Rückführung in den Recyclingkreislauf zu gewährleisten.

Doch auch die Kommunen haben Recyclingcenter bzw. Sammelstellen, bei denen Sie Ihre Altakkus und Batterien abgeben können. In einigen Städten gibt es mittlerweile sogar „Batteriemobile“, die Ihre wiederaufladbaren Batterien aufnehmen.