Zur Navigation springen

Batterietypen & Begrifflichkeiten
1. Welche Batterietypen gibt es?
2. Für welche Anwendungen eignen sich die verschiedenen Batterien?
3. Welche Batterie ist für welches Gerät die richtige Wahl?
4. Was muss beim Kauf von Batterien beachtet werden?
5. Können Primärbatterien komplett durch wiederaufladbare Batterien ersetzt werden?
6. Was versteht man unter dem "Lebenszyklus"?
7. Was ist der "Memory Effekt"?
8. Gibt es Akkus ohne "Memory Effekt"?
9. Was ist die "Selbstentladungsrate"?
10. Was ist "Erhaltungsladung"?
11. Was ist bei Batterien ein Kurzschluss und wie kann er vermieden werden?
12. Welche Akku-Typen gibt es und wie unterscheiden sie sich?
13. Was spricht für die Verwendung von NiMH-Akkus?
14. Wie erhalte ich stets die höchstmögliche Leistung von NiMH-Akkus?
15. Wie lange lädt ein Akku?
16. Welche Kriterien sind beim Kauf eines Ladegerätes wichtig?
17. Können Akkus ohne Unterbrechung geladen werden?
18. Wenn sich Akkus während des Ladevorgangs erwärmen, liegt dann ein Fehler vor?
19. Welche Faktoren bedingen die Lebenserwartung eines Akkus?
20. Welche Faktoren maximieren die Lebensdauer eines Akkus?

1. Welche Batterietypen gibt es?
Es gibt Einwegbatterien und Batterien, die wieder aufgeladen und somit mehrfach verwendet werden können.
Einwegbatterien nennt man auch Primärbatterien. Sie sind nicht wieder aufladbar und werden deshalb nach Gebrauch entsorgt. Die gängigen Typen sind Alkaline-, Zink-Kohle-, Lithium-, Silber-Oxide- und Zink-Luft-Zellen.
Wiederaufladbare Batterien können abhängig von ihren Nutzungsbedingungen bis zu 1.000 Mal wieder aufgeladen und verwendet werden. Gängige Typen sind Nickel-Metall-Hydrid- (NiMH), Nickel-Cadmium- (NiCd), Lithium-Ionen- (Li-Ion), Lithium Polymer (LiPO) und Lithium Eisen Phosphat (LiFePO4) Akkus.

2. Für welche Anwendungen eignen sich die verschiedenen Batterien?

Batterietyp

Spannung (Volt)

Anwendungsgebiete (Auswahl)

Primärbatterien

 

Alkaline

1,5

CD- / MD- / MP3-Player, Spielzeuge, Kameras, Fernbedienungen

Zink-Kohle

1,5

Uhren, Radios,
Rauchalarm

Lithium Knopfzellen

3,0

Taschenrechner, elektronische Organizer

Lithium Photo

3,0 / 6,0

Kameras

Alkaline/Lithium

1,5 / 3,0 / 6,0 / 9,0 / 12,0

Funkfernbedienungen

Alkaline / Silber-Oxid

6,0 / 12,0

Funkfernbedienungen

Silber-Oxide

1,55

Uhren

Nickel-Zink

1,5

Digitalkameras

Zink-Luft

1,4

Hörgeräte

Wiederaufladbare Batterien

 

Nickel-Metall-Hydrid (NiMH)

1,2

Digitalkameras, tragbare CD- / MD- / MP3-Player, Modellbau

Nickel-Cadmium (NiCd)

1,2

Tragbare CD- / MD- / MP3-Player, Modellbau

LiFePO4

3,3V

Werkzeuge, Modellbau

Lithium-Ionen / Lithium Polymer (Li-Ion) / (LiPo)

3,6-3,7

Notebooks, PDAs, Handys, Camcorder, Digitalkameras, Werkzeuge, Modellbau

 

3. Welche Batterie ist für welches Gerät die richtige Wahl?
Der Stromverbrauch des elektrischen Gerätes bestimmt letztlich darüber, welcher Batterie-Typ der richtige ist. Denn generell gilt: Elektronische Geräte mit hohem Stromverbrauch benötigen auch höhere Ströme und das konstant über eine lange Zeit hinweg. Hier sind meist wiederaufladbare Batterien die bessere Lösung.
Die längste Lebensdauer bei hohem Stromverbrauch bieten NiMH-, LiIon-, LiPO- und LiFePO4- Akkus . Sie können bis zu 1.000 Mal wieder aufgeladen werden und sind daher langfristig wesentlich günstiger als Einwegbatterien.
Alkaline-Batterien eignen sich insbesondere für Geräte mit gemäßigtem Stromverbrauch wie zum Beispiel Taschenlampen. Bei geringem Stromverbrauch, zum Beispiel von Fernbedienungen oder Radioweckern, sind demgegenüber Zink-Kohle-Batterien die bessere Wahl.
Beispiele:


Strombedarf

Elektronisches Gerät

Empfohlene Batterie

Hoch

Modellbau

NiMH-, LiIon-, LiPO- und LiFePO4 – Akkus

Hoch

Digitalkameras

NiMH-, LiIon- oder LiPO-Batterie

Hoch

tragbare Fernseher
tragbare MD- / MP3- / CD-Player / PDAs
Elektronische Spiele

NiMH-, LiIon- oder LiPO-Batterie

Moderat bis Hoch

Walkman
portable MD- / MP3- / CD-Player
Taschenlampen

Alkaline-Batterie

Niedrig

Uhrenradio
Fernbedienung
Rauchalarm

Zink-Kohle-Batterie

 

4. Was muss beim Kauf von Batterien beachtet werden?
Trotz der höheren Anschaffungskosten sind bei Einwegbatterien die Alkaline-Zellen ökonomischer als solche aus Zink-Kohle. Denn sie besitzen bei hohem Stromfluss eine 5- bis 10-fach längere Lebensdauer.
Wiederaufladbare Batterien sind generell teurer in der Anschaffung als Einwegbatterien – insbesondere, wenn auch das passende Ladegerät erworben werden muss. Auf lange Sicht sind Akkus jedoch wesentlich ökonomischer, da sie bis zu 1.000 Mal wieder aufgeladen und verwendet werden können. NiCd- und NiMH-Batterien ähneln sich zwar sehr in ihren Eigenschaften und bieten beide die gleiche Nominalspannung von 1,2 Volt pro Zelle, doch NiMH-Batterien haben einen viel längeren Atem. Sie halten bis zu doppelt so lange wie NiCd-Batterien bis sie wieder aufgeladen werden müssen.

 

5. Können Primärbatterien komplett durch wiederaufladbare Batterien ersetzt werden?
Ja. Vor allem bei Geräten mit hohem Stromverbrauch sind die heute gängigen NiMH-Akkus ein idealer Ersatz – und das trotz der höheren Spannung der Primärbatterien von 1,5 Volt. Der Grund: Sobald der Entladevorgang der Einwegbatterie beginnt, fällt ihre Leistung kontinuierlich ab. So liegt die durchschnittliche Spannung von Alkaline-Batterien während der gesamten Entladungszeit nur bei rund 1,2 Volt – also nah am Spannungswert von NiMH-Batterien.
Auch die Leistungskonstanz ist ein wichtiger Faktor: Alkaline-Batterien schaffen es nur kurz nach Beginn des Entladevorgangs auf 1,5 Volt. Danach fällt die Spannung kontinuierlich bis auf unter 1,0 Volt ab. Anders bei NiMH- Akkus: Hier bleibt die Spannung von 1,2 Volt über den gesamten Entladezyklus nahezu konstant.

 

6. Was versteht man unter dem „Lebenszyklus“?
Unter dem Lebenszyklus versteht man die mögliche Anzahl der Lade- / Entladezyklen eines Akkus bevor seine Kapazität abfällt. Der Lebenszyklus wird im allgemeinen als beendet angesehen, wenn die Kapazität nur noch bei etwa 60 bis 80 Prozent der Nominalkapazität liegt. Wann diese erreicht ist, hängt von den jeweiligen Lade- und Entladebedingungen ab.

 

7. Was ist der „Memory Effekt“?
Der „Memory Effekt“ tritt auf, wenn ein Akku geladen wird bevor die Energie komplett verbraucht wurde. In diesem Fall speichert die Batterie vor Beginn des Ladens die Höhe ihrer Restkapazität. Wenn die Batterie immer wieder aufgeladen wird, bevor die ganze Energie verbraucht ist, verkürzt sich mit jedem Ladezyklus die Einsatzspanne und die Lebensdauer des Akkus.

 

8. Gibt es Batterien ohne „Memory Effekt“?
Ja, Dank neuer Technologie werden heute neben Lithium-Ionen-Akkus (Li-Ion) auch Nickel-Metall-Hydrid-Batterien (NiMH) ohne, beziehungsweise mit einem sehr geringem, „Memory Effekt“ am Markt angeboten (siehe auch Frage 12).

 

9. Was ist die Selbstentladungsrate?
Ist eine voll geladene NiMH-Batterie nicht in Gebrauch, so wird ihre Spannung sukzessive abgebaut. Diesen Effekt nennt man Selbstentladung. Die Selbstentladungsrate liegt pro Monat und bei durchschnittlicher Raumtemperatur zwischen 15 und 20 Prozent.
Bei NiMH-Hochleistungszellen liegt dieser Wert entscheidend Höher.
LiPO, Li-Ion & LiFePO4 Zellen haben eine wesentlich geringere Selbstentlade-Rate von ca. 5 – 10% pro Monat. Jedoch auch hier ist dieser Wert bei Hochleistungszellen erhöht. 

 

10. Was ist Erhaltungsladung?
Erhaltungsladung ist ein sehr geringer Ladestrom, der gerade ausreicht, um die Batterie in einem voll geladenen Zustand zu halten, ohne sie dabei zu überladen. Sie spielt zum Beispiel bei schnurlosen Telefonen eine Rolle, die häufig an ihre Ladestationen angeschlossen sind.

 

11. Was ist bei Batterien ein Kurzschluss und wie kann er vermieden werden?
Ein Kurzschluss tritt auf, wenn der positive und der negative Pol einer Batterie durch einen Leiter, zum Beispiel Schlüsselanhänger oder Büroklammer, verbunden werden. Die mögliche Folge: Die Temperatur der Zelle steigt an und der innere Gasdruck nimmt zu. Die Batterie kann auslaufen.
Um einen Kurzschluss zu vermeiden, sollten neue oder gerade aufgeladene Akkus nicht gemeinsam mit möglichen Leitern wie Münzen oder Schlüsseln aufbewahrt werden.

Akkus & Ladegeräte

12. Welche Akku-Typen gibt es und wie unterscheiden sie sich?
Lithium-Polymer-Akkus (LiPO)
Lithium-Ionen-Akkus (Li-Ion) sind sehr leicht und bieten eine besonders hohe Energiedichte (3,6 - 3,7 Volt). Daher eignen sie sich für die heute im Trend liegenden mobilen Kleinstgeräte mit hohem Stromverbrauch, wie zum Beispiel Handys, Notebooks, Smartphones, PDAs etc. Diese sind bei Kauf des mobilen Gerätes meist im Preis inbegriffen. Lithium-Ionen-Akkus sind teuer in der Herstellung und daher auch teuer in der Anschaffung. Zudem reagieren sie wesentlich empfindlicher auf falsche Behandlung als andere Akkus. Ein Vorteil: Sie können zu jeder Zeit aufgeladen werden und nicht nur dann, wenn die Batterie leer ist.

Lithium-Eisen-Phosphat-Akkus (LiFePO4)
Nickel-Metall-Hydrid-Batterien (NiMH) überzeugen durch eine hohe Kapazität: Im Einsatz halten sie bis zu zweimal länger als Nickel-Cadmium-Batterien (NiCd). Außerdem besitzen NiMH-Batterien Eigenschaften, die das Aufladen beschleunigen können und sie garantieren eine hohe Verlässlichkeit. Als „Allround-Akkus“ eignen sie sich für den Betrieb vieler Kleinstgeräte mit hohem Stromverbrauch: von der Digitalkamera über motorisierte Spielzeuge bis hin zu CD-, MD- und MP3-Playern.
Die Nickel-Cadmium-Batterie (NiCd) ist die preiswerteste Variante unter den aufladbaren Batterien. Mit bis zu 1.000 Ladezyklen ist sie langlebig, robust und hält sehr niedrigen Temperaturen stand. Allerdings lässt ihre Leistung in Aktion schneller nach. Wie alle wiederaufladbaren Batterien müssen auch NiCd-Batterien vor dem Erstgebrauch komplett geladen werden. Ihre Nennspannung liegt bei 1,2 Volt.

 

13. Was spricht für die Verwendung von NiMH-Akkus?
Leistung : NiMH-Batterien haben in Geräten mit hohem Stromverbrauch einen bis zu drei Mal längeren Entladezyklus als Alkaline-Batterien.
Wirtschaftlichkeit : NiMH-Akkus können bis zu 1.000 Mal aufgeladen werden, was auf lange Sicht Geld spart.
Ökologie: NiMH-Batterien enthalten keine Gefahrenstoffe wie zum Beispiel Kadmium oder Quecksilber und sind daher wesentlich umweltfreundlicher.

14. Wie erhalte ich stets die höchstmögliche Leistung von NiMH-Akkus?
Richtiges Laden ist für den Erhalt der vollen Lebensdauer wesentlich: Sowohl das Überladen als auch das Überentladen (siehe Punkt 19) kann die Akku-Leistung beeinträchtigen. Außerdem werden durch falsches Laden die Anzahl der Lebenszyklen der Zellen reduziert, das heißt, die Akkus können weniger häufig aufgeladen werden. Schließlich sollten die Batterien nicht bei zu hohen Temperaturen verwendet werden. Hier droht ebenfalls ein Leistungsabfall.

15. Wie lange lädt ein Akku?
LiIon/LiPO
Die Ladezeit hängt von zwei Faktoren ab: zum einen vom Ladestrom, der in Milli-Ampere (mA) gemessen wird und zum anderen von der Kapazität des Akkus. Diese wird in Milli-Ampere Stunden (mAh) angegeben. Da es beim Ladevorgang zu Leistungsverlusten kommen kann, wird die Ladezeit üblicherweise um zirka 5 Prozent erhöht
LiFePO4
Die Ladezeit hängt von zwei Faktoren ab: zum einen vom Ladestrom, der in Milli-Ampere (mA) gemessen wird und zum anderen von der Kapazität des Akkus. Diese wird in Milli-Ampere Stunden (mAh) angegeben. Da es beim Ladevorgang zu Leistungsverlusten kommen kann, wird die Ladezeit üblicherweise um zirka 5 Prozent erhöht
NiMH/NiCD
Die Ladezeit hängt von zwei Faktoren ab: zum einen vom Ladestrom, der in Milli-Ampere (mA) gemessen wird und zum anderen von der Kapazität des Akkus. Diese wird in Milli-Ampere Stunden (mAh) angegeben. Da es beim Ladevorgang zu Leistungsverlusten kommen kann, wird die Ladezeit üblicherweise um zirka 20 Prozent erhöht. Ein Vergleich zur Veranschaulichung: Nimmt man an, der Ladestrom entspricht der Geschwindigkeit und die Kapazität der Zelle der Entfernung, so ließe sich die Ladezeit mit folgender Formel berechnen:
Kapazität der Batterie
Ladestrom X 120 Prozent

16. Welche Kriterien sind beim Kauf eines Ladegerätes wichtig?
Consumer Akkus
Am Markt werden Schnelllader und Langsamlader angeboten. Beide Geräte haben ihre spezifischen Vor- und Nachteile. Es sollte immer das Ladegerät gewählt werden, das den persönlichen Preis- und Leistungsansprüchen entspricht.
Ein Schnelllader bietet höchste Ladegeschwindigkeit, ist aber teurer in der Herstellung, was sich wiederum im Preis niederschlägt. Eine Überladung kann die Lebensdauer einer Batterie verkürzen. Aus diesem Grund sollte ein hochwertiges Schnellladegerät gewählt werden, das spezielle Schutzmechanismen beinhaltet, die dafür sorgen, dass die Zellen nicht überladen werden. Diese Schutzmechanismen sind unter anderem eine komplexe Spannungserkennung, Temperaturüberwachung und Zeitkontrolle. In der Regel haben Schnelllader mindestens einen dieser Schutzmechanismen implementiert. Je mehr Schutzmechanismen das Gerät bereitstellt, desto besser der Schutz, aber auch höher der Einkaufspreis. Für Anwendungen, bei denen eine schnelle Ladegeschwindigkeit gefordert ist – zum Beispiel in ferngesteuerten Spielzeugautos und Digitalkameras – ist die Investition in einen Schnelllader durchaus sinnvoll, um eine durchgängige Stromversorgung zu sichern.
Falls die Geschwindigkeit des Ladevorgangs für den Verbraucher nicht ausschlaggebend ist, so ist ein Langsamlader eine kostenbewusste und auch sinnvolle Alternative. Denn hochwertige Langsamlader gewährleisten eine vollere Ladung der Zellen, was sich positiv auf die Lebensdauer der Batterie auswirkt.

Modellbau Akkus

17. Können Akkus ohne Unterbrechung geladen werden?
Ja, abhängig vom Ladegerät. Theoretisch kann eine NiMH-Batterie in einem Ladegerät bei sehr geringem Ladestrom ohne Unterbrechung geladen werden. Vorteil: Einer Überladung, die zum Defekt des Akkus führen kann, wird vorgebeugt. Davon profitieren zum Beispiel schnurlose Telefone.

18. Wenn sich Akkus während des Ladevorgangs erwärmen, liegt dann ein Fehler vor?
Nein, es ist normal, dass sich Akkus während des Ladens erwärmen.

19. Welche Faktoren bedingen die Lebenserwartung eines Akkus?

  • 1. Der Akku im Einsatz:
    Die maßgebliche Variable, welche die Lebensdauer eines Akkus beeinflusst, ist die Entladungstiefe: Je tiefer die Zelle während des Gebrauchs entladen wird, desto geringer ist die Lebenserwartung. Deshalb sollte der Akku niemals „überentladen“ werden. Abhängig von den unterschiedlichen Entladeströmen liegt der niedrigste Grenzwert bei 0,8-1,0 Volt.
    Achtung: Auch wenn das Gerät ausgeschaltet ist oder sich im Standby-Modus befindet, kann geringer Reststrom fließen und damit der Akku überentladen.
    Überentladung droht auch bei gleichzeitiger Verwendung von alten und neuen Akkus bzw. Zellen mit ungleich hohen Kapazitäten oder von Akkus in unterschiedlichem Ladezustand. Der Einsatz des Akkus bei sehr hohen Temperaturen kann sich ebenfalls negativ auf den Lebenszyklus auswirken.
  • 2. Laden:
    Es wird empfohlen, die Akkus mit modernen Ladegeräten aufzuladen, die mit speziellen Ladeabschaltungsmechanismen, wie zum Beispiel Timer, Temperaturkontrolle und Erkennung negativer Delta-Spannung ausgestattet sind. Unter einer negativen Delta-Spannung versteht man den Spannungsabfall der entsteht, sobald ein Akku voll geladen ist. Somit wird eine Verkürzung des Lebenszyklus durch Überladung verhindert. Generell lässt sich außerdem sagen, dass langsames Laden zu einer höheren Lebenserwartung führt als schnelles Laden, da hier die Tiefe der Ladung höher ist.
  • 3. Lagerung:
    Zu hohe Temperaturen bei der Lagerung wirken sich negativ auf die Elektroden und damit auf die Lebensdauer des Akkus aus.
  • Ladezustand bei Lagerung

Akkus sollten bei Lagerung grundsätzlich zwischen 35 und 50% voll geladen sein.

20. Welche Faktoren maximieren die Lebensdauer eines Akkus?
Akkus sollten stets an einem kühlen, trockenen und gut belüfteten Platz sowie außerhalb direkter Sonneneinstrahlung bei einer Raumtemperatur von unter 30 Grad Celsius gelagert werden. Bei extrem hohen Temperaturen sollten Akkus nicht verwendet oder geladen werden.
Um eine Überladung zu vermeiden, die sich negativ auf die Lebensdauer eines Akkus auswirkt, ist der Einsatz des richtigen Ladegerätes wichtig. Es wird empfohlen, Akkus und Ladegerät zu kaufen die auf einander abgestimmt sind. Außerdem sollte das Ladegerät Schutzmechanismen gegen das Überladen besitzen. Das Überladen eines Akkus kann zum Beispiel verhindert werden, indem die vom Hersteller empfohlene Ladezeit nicht überschritten wird. Akkus verschiedener Technologien, Kapazitäten und Ladezustände sollten außerdem nicht zusammen verwendet oder geladen werden.
Bei geringem Gebrauch ist es ratsam, den Akku nur gelegentlich zu laden und zu entladen, damit die Spannung nicht unter 0,8 Volt abfällt. Akkus sollten außerdem aus elektronischen Geräten entfernt werden, die über längere Zeit hinweg nicht verwendet werden.