Akkus - welcher Typ kann was ?
Akkummulatoren werden in unserer Gesellschaft heute immer wichtiger. Kein Mensch würrde auf die Idee kommen, ein Laptop, ein Handy oder ein
schnurloses Telefon für zu Hause mit herkömmlichen Wegwerfbatterien zu betreiben.
Leider wissen die meisten Leute nicht, daß auch Akkus einer bestimmten Pflege bedürfen, ohne die sie nicht allzu lange halten. Viele
Hersteller geben zu Ihren mit Akkus betriebenen mobilen Geräten nur ein Billigst-Ladegerät mit, das selber für die systemmatische Zerstörung des Akkus sorgt. Diese Ladegräte behinhalten keine eigene "Inteligenz" die
für das schonende und definierte Entladen und Laden des Akkus sorgt, sondern geben einfach eine bestimmte Spannung ab - wenn man Glück hat, findet man wenigstens einen Hinweis über die Ladedauer.
So geladen, kann man nicht
mit einer - oft versprochenen - langen Lebensdauer mit 1000 Lade und Entladezyklen rechnen. Dafür muß man schon einiges mehr tun.
Grade deshalb habe ich diese Infoseite zusammengestellt, um die verschiedenen Vor- und
Nachteile der jeweiligen Akkutypen aufzuzeigen.
Weche Akkutypen gibt es ?
Es gibt zuerst einmal drei verschiedene Technologien:
Hier ein typischer NiCd-Akku von Varta, mit 1,2 V, 750 mAh
Die Nickel-Cadmium-Akkus gibt es schon am längsten, man kennt Sie aus vielen Bereichen des täglichen Lebens. Es gibt sie vor allem Einzelzellen, z.B. Mignon-Zellen für den Walkman oder die Taschenlampe,
jedoch auch im Akkurasierer und im Modellbau. Leider sind in Ihnen viele giftige Stoffe enthalten, außerdem müssen NiCd-Akkus ständig vor dem Laden definiert Entladen werden, da es sonst zum
Memory-Effekt kommt. Dabei passiert folgendes: Wird der Akku immer nur bis zu einem bestimmten Punkt entladen, dann wieder aufgeladen, dann wieder nur zu einem bestimmten Punkt, dann "merkt" der Akku
sich diesen Punkt und läßt sich auch dann, wenn der Bedarf da ist, nur bis zu diesem Punkt entladen und nicht mehr vollständig. Kapazitätsverluste sind die Folge. Wenn man Pech hat, kann man den Akku durch
diese Art der Ladung innerhalb kürzester Zeit vollständig zerstören. Entgegenwirken kann man diesem Effekt durch moderne "Intelligente" Ladegeräte, die den Akku vor dem Aufladen definiert Entladen.
Vor- und Rückseite
Dies ist ein Vertreter der NiMH-Familie, in diesem Fall mit 1,2 V und 1100 mAh z.B. von Emmerich.
Nickel-Metall-Hydrit Zellen sind heute in den modernen Hochleistungsgeräten bereits beim Kauf enthalten
(Laptop, Handy, ...) Sie haben einige große Vorteile gegenüber den NiCd-Zellen: In Ihnen sind wesentlich weniger giftige Stoffe enthalten, so z.B. kein Cadmium, kein Quecksilber oder Blei. Außerdem
entfällt aufgrund des ganz anderen Funktionsprinzips als bei NiCd-Akkus der gefürchtete Memory-Effekt fast ganz. Außderdem haben NiMH-Akkus eine höhere Enegiedichte, d.h. mehr Akku pro Gewicht bzw.
Volumen wodurch höhere Kapazitäten auf gleichem Raum wie bei NiCd-Akkus erreicht werden können. Si haben wie NiCd-Akkus eine Zellspannung von ca. 1,24 Volt.
Hier als Beispiel ein Li-Ion-Akku aus meinem MD-Walkman. Die Bauform ist genau auf den jeweiligen
Zweck abgestimmt, entspricht aber hier ungefähr der Größe einer Mignonzelle. Daten: 3,6 V, 700 mAh.
Lithium-Ionen-Akkus sind seit 1995 neu auf dem Markt und die Energiepäckchen der Zukunft. Mit ihrer
Technik setzen Sie hinsichtlich der Speicherdichte, der Baugröße sowie des Gewichtes neue Maßstäbe. Da Sie eine Zellspannung von 3,6 bis 3,8 Volt haben, braucht man für viele Anwendungen nur noch eine
Zelle (Walkman). Li-Ion-Akkus haben nun endlich 100%tig gar keinen Memory-Effekt mehr, deshalb können sie problemlos bei Bedarf nachgeladen werden, ohne daß man Angst um die Lebensdauer seiner
Akkus haben muß. Diese Eigenschaften sind es, die man z.B. auch bei Home-Handys oder Mobilfunktelefonen benötigt. Viele aktuelle Handymodelle sind mitlerweile mit einem Li-Ion Akku
ausgestattet wie z.B das NOKIA 6210, Siemens S/M 35i, Motorolla Timeport usw. und können problemlos z.B. in einer KFZ Freisprecheinrichtung jederzeit nachgeladen werden.
Allerdings waren Li-Ion-Akkus Anfangs noch sehr stark temperaturabhängig, d.h. sie sollten von 5 - 30° Celsius betrieben werden. Meiner Erfahrung nach ist es mitlerweile auch kein Problem mehr, wenn ein Li
-Io-Akku z.B. im heißen Auto im Sommer liegen bleibt und dann benutzt wird.
Technik:
NiCd-Zellen bestehen aus positiven Sinterelektroden und negativen Elektrodeposit-Elektroden. Dies sind sehr poröse, bei (meist) ruden Zellen spiralförmig aufgewickelte Träger mit wirksamen aktiven Massen.
Die Elektrolyten befinden sich in dicht verschlossenen Stahblechgehäusen. Normalerweise sind zylindrische NiCd-Zellen mit einem Überdruckventil am Deckel versehen, damit die Zelle bei
Überschreitung des Ladestroms oder Verpolung nicht platzt.
Als Elektrolyt dient Kalilauge. Die Energieerzeugung erfolgt durch einen Elektronen - Austausch - prozess zwischen den Elektroden.
NiMH-Zellen funktionieren anders als die NiCd-Akkus. Die Wirkung der Stromerzeugung beruht auf der chem. Reaktion zwischen Wasserstoff und einer Nickelverbindung. Das sehr giftige Cadmium wird hierbei
durch eine wasserstoffspeichernde Metallegierung in der negativen Elektrode ersetzt. Außerdem entfällt die Gefahr des Überdrucks, weil der Wasserstoff drucklos gespeichert wird. NiMH-Akkus haben eine
längere Lebensdauer als NiCd-Akkus.
Allerdings haben NiMH-Zellen auch Nachteile: Sie sind wesentlich empfindlicher gegen Überaldung und
haben eine höhere Selbstentladung. Außerdem sind sie nicht in der Lage, die im Modellbau oft benötigten sehr hohen Entladeströme abzugeben.
Ein Li-Io Akku funktioniert prinzipiell wie eine NiCd-Zelle, nur daß hier als Elektrolyt keine Kalilauge sondern gelöstes Lithium-Salz zum Einsatz kommt. Die positive Elektrode besteht aus Kohlenstoff, in dem
während des Ladevorganges reversibel (= umkehrbar) Lithiumionen gespeichert werden. Dieser Vorgang gibt dem Akku auch seinen Namen.
verschiedene LADEGEERÄTE:
zuerst einmal muss man 2 Arten von Ladegeräten unterscheiden:
normale Zeitgesteuerte Ladung und intelligente Ladung.
Ein zeitgesteuertes Ladegerät lädt die eingelegten Akkus unabhängig vom Ladezustand eine bestimmte Zeit auf (z.B. 7 Stunden) und schaltet dann auf Erhaltungsladung um oder schaltet einfach den
Ladevorgang ab. (solche sind auch in den meisten Home Handys integriert)
Ein "intelligentes" Ladegerät checkt vor dem Aufladevorgang, wieviel Restladung noch im Akku ist.
Dementsprechend wird der eingelegte Akku evtl. erst entladen bis zu einer definierten Ladeschlussspannung. Sobald diese erreicht ist, schaltet das Ladegerät auf Laden um.
Dann lädt es solange, bis eine bestimmte Ladespitzenspannung erreicht ist, dann wird hier auf Erhaltungsladung umgeschaltet.
Der ganze Vorgang ist normalerweise bei teureren Ladeaegeräten auch noch Temperaturüberwacht. D.h.
- kommt es beim Laden zu einem Fehler, schaltet das Ladegertät vorzeitig ab um den Akku zu schützen