Rubrik: Zubehör

Akkutypen – Akkupflege

2005-10-31 Ganz schön ärgerlich, wenn man mitten in Aufnahmen steckt, Belichtungszeit, Blende und Schärfentiefe austarieren muss, und der Akku nach einer kurzen Vorwarnzeit aufgibt und alle Kamerafunktionen lahm legt. Hat man dann einen Reservesatz Akkus eingelegt, der erst vor nicht allzu langer Zeit frisch aufgeladen wurde, und verabschiedet sich auch dieser überraschend nach kurzer Zeit, mag einem dämmern, dass etwas mit den Akkus nicht stimmt – oder dass man etwas falsch gemacht hat.  (Dr. Bernd Schäbler)

  • Bild Querschnitt durch einen Akku. [Foto: Varta Consumer Batteries GmbH]

    Querschnitt durch einen Akku. [Foto: Varta Consumer Batteries GmbH]

Moderne Akkus sind leistungsfähige, kleine Energiespeicher, in denen durch chemische Prozesse elektrische Energie, d. h. eine Spannung zwischen Plus- und Minus-Pol, entsteht. Zwar sind sie – je nach Hersteller, Typ und Kapazität – nicht gerade billig, aber sie versprechen ein recht langes Leben und Verlässlichkeit, wenn sie richtig behandelt werden. Die heute gebräuchlichsten Typen sind der Nickel-Cadmium Akku (NiCd), der Nickel-MetallHydrid Akku (NiMH) und der Lithium-Ionen Akku (Li-Ion).

Gegenüber den NiMH- und Li-Ion-Akkus hat der NiCd-Akku nicht zuletzt aus Gründen der Umweltverträglichkeit an Terrain verloren. Aber es gibt einige Argumente, die nach wie vor für ihn sprechen: Im Vergleich zum Li-Ion-Akku recht preiswert, zwar nicht ganz so leistungsstark wie der NiMH-Akku, was die Nennkapazität (angegeben in Milli-Ampere-Stunden [mAh]) angeht, zeichnet er sich durch einen niedrigen Innenwiderstand, eine gute Eignung für Geräte mit plötzlicher, hoher Stromaufnahme (Blitzlicht) und gute Einsatzbereitschaft auch bei frostigen Temperaturen aus.

NiCd-Akkus können ca. 1.000 Ladezyklen überdauern, NiMH-Akkus ca. 500-700 und Li-Ionen-Akkus, die einem irreversiblen natürlichen Alterungsprozess unterliegen, etwa 300-500 Ladezyklen. Diese Angaben sind unter Laborbedingungen entstanden, der Alltag sieht mitunter etwas anders aus.

  • Bild Memory-Effekt. [Foto: Varta Consumer Batteries GmbH]

    Memory-Effekt. [Foto: Varta Consumer Batteries GmbH]

Wenn das grüne Licht am – meist vom Hersteller der Digitalkamera mitgelieferten – preiswerten Ladegerät aufleuchtet, heißt das noch lange nicht, dass man nun mit der vollen Ladekapazität und Nutzungsdauer rechnen kann. Neben guten Akkus benötigt man auch ein gutes Ladegerät, und eine je nach Akku-Typ spezifische Ladetechnik, sonst wirft man Geld auf den Sondermüll. Bei NiCd- und NiMH-Akkus wird die Schnellladung empfohlen, d. h. der Ladestrom sollte bei 0,5 – 1 C liegen (C = Nennkapazität des Akkus in mAh), und dies wiederum setzt eine Mess- und Abschaltautomatik im Ladegerät voraus, damit die Akkus nicht überhitzen. Neben der Tiefentladung ist die Überhitzung der Todfeind des Akkus, denn im schlimmsten Fall entweicht Elektrolyt gasförmig über ein Notventil nach außen, fehlt aber danach im Inneren für den Elektronenfluss zwischen den Polen. Ladegeräte beugen dem durch einen Temperatursensor bzw. eine Abschaltautomatik nach dem – inzwischen als veraltet geltenden – Minus-Delta-U-Verfahren (–ΔU) vor: Das Gerät reagiert auf den schnellen Anstieg der Akkutemperatur gegen Ende des Ladezyklus bzw. darauf, dass die Zellenspannung zurückgeht, sobald die Zelle voll ist. Besser sind Ladegeräte mit der PVD-Technologie (Peak Voltage Detection), da bei Erreichen des Spannungs-Maximums das Laden ohne Überhitzung beendet wird.

Überladung kann, wie erwähnt, zum Hitzetod beim NiCd und NiMH führen und ist im weniger dramatischen Fall für eine (meist reparable) Leistungsminderung verantwortlich, bekannt als "Memory-Effekt" (NiCd) bzw."Lazy-Battery-Effekt" (NiMH). An der Cadmium- bzw. an der Nickel-Elektrode bilden sich kristalline Ablagerungen, was zu einer geringeren Zellenspannung führt. Hierdurch sendet z. B. die Digitalkamera etwas früher das Signal, dass die Akku-Spannung zu niedrig ist. Der Akku scheint (schneller) leer zu sein, wird demzufolge wieder geladen, aber es wird nur ein Teil geladen. Das Ladegerät mag dann zwar "grünes Licht" zeigen oder auf Erhaltungsladung umgeschaltet haben, der Akku ist dennoch nicht voll. Durch Zyklieren kann die Kapazität von Akkus wieder verbessert werden: Auf Nickel basierte Akkus werden mehrmals bis auf ein Volt pro Zelle entladen und wieder geladen. Als "Rekonditionieren" bezeichnet man die langsame Entleerung der Zellen bis auf nahezu null Volt; mit Hilfe dieser Methode kann man die kristallinen Strukturen im Zelleninneren abbauen und die Leistungsfähigkeit wieder herstellen. Um es erst gar nicht so weit kommen zu lassen, empfiehlt sich bei NiCD- und NiMH-Akkus regelmäßig eine komplette Entladung vor jedem 3.-5. Ladezyklus.

  • Bild Lazy-Battery-Effekt. [Foto: Varta Consumer Batteries GmbH]

    Lazy-Battery-Effekt. [Foto: Varta Consumer Batteries GmbH]

Li-Ionen Akkus hingegen bedürfen solcher Vorkehrungen nicht. Akku und Ladegerät sind genau aufeinander abgestimmt, und eine in den Akku integrierte Schutz- und Überwachungsautomatik verhindert eine schädliche Überladung/Überhitzung. Sie sind sofort einsatzbereit, können öfters zwischendurch nachgeladen werden, auch wenn ihre ganze Kapazität noch nicht erschöpft war.

  Eigenschaften Ladezyklen
(Lebensdauer)
Ladefehler empfohlene
Ladetechnik
Lagerung
und Selbstentladung
Nickel Cadmium
(NiCD)
(seit 1947)
niedriger Innenwiderstand;
gut für Geräte mit hoher
Stromaufnahme und bei
frostigen Temperaturen;
beste Leistung bei 20°-25°
ca. 700 – 1000 Schädigung durch Tiefentladen oder Überhitzung;
Memory-Effekt
(durch mehrmaliges
Laden und Entladen zu beheben)
kontrollierte Schnellladung
mit mind. 1/3 der Nennkapazität;
vor jedem 3.-5. Ladezyklus komplett entladen;
NiCD-Akkus können auch in
 NiMH-Ladegeräten aufgeladen werden – nicht umgekehrt!
Selbstentladung: 5-10%
nach Ladeende und 5-20% je Monat;
Lagerung bei 40%
der Nennkapazität;
Temperatur um + 5°-10°
Nickel-Metall Hydrid
(NiMH)
(seit 1990)
höchster Innenwiderstand,
hohe Temperatur bei hohen Ladeströmen;
gut geeignet für Geräte mit konstanter Stromaufnahme;
bis zu 4-fache Kapazität im Vergleich zu NiCd;
beste Leistung bei 20°-25°
ca. 500 – 700 Schädigung durch Tiefentladen oder Überhitzung;
Lazy-Battery-Effekt
(durch mehrmaliges Laden und Entladen zu beheben)
kontrollierte Schnellladung;
 ab und zu bis 20% entladen;
2-3 Mal hintereinander
"zyklieren"
Selbstentladung: 10-20%
nach Ladeende und 10-30% je Monat. Lagerung bei 40%
der Nennkapazität;
Temperatur um + 5°-10°
Lithium-Ionen
(Li-Ion)
(seit 1991)
höherer Innenwiderstand,
anspruchslos in Wartung;
gut geignet für Geräte mit konstanter Stromaufnahme;
beste Leistung bei 20°-25°;
bis zu 5 mal teurer als NiMH
ca. 300 – 500 sollte sich beim Laden keinesfalls erwärmen! sofort einsatzbereit;
können jederzeit nachgeladen werden;
möglichst bei 20% Restkapazität nachladen
Selbstentladung findet langsamer statt als bei NiCD u. NiMH,
3-10% je Monat;
Lagerung bei voller Ladung, spät. nach 12 Monaten nachladen;
Temperatur um + 5°-10°

Werkseitig werden Akkus zur Prüfung ihrer Funktionsfähigkeit zwar bereits geladen, NiCd- und NiMH-Akkus sollten aber – im Gegensatz zu Li-Ionen-Akkus, die gleich voll einsatzfähig sind – etwa 3-7 mal hintereinander ge- und entladen werden (zyklieren), bevor es zum ersten Einsatz kommt; etwa 2-4 Stunden nach Ladeende geben sie ihre volle Leistung ab.

Alle hier behandelten Akkutypen entfalten ihre optimale Leistungsfähigkeit in einem Temperaturbereich von 20°-25°. Niedrige Temperaturen verkraften sie unterschiedlich gut; NiMH- und Li-Ionen-Akkus sollte man bei niedrigen Außentemperaturen den Geräten entnehmen, körpernah aufbewahren und erst vor dem Einsatz wieder "re-implantieren". Den leidigen Effekt, dass sich die chemischen Prozesse in den Akkuzellen bei Kälte verlangsamen und die Abgabe von Energie beträchtlich begrenzen, macht man sich andererseits bei der Lagerung von Akkus zunutze. Es empfiehlt sich die Aufbewahrung an einem kühlen, trockenen Ort bei ca. +5° bis 10°. Vorher werden sie auf ca. 40% ihrer Nennkapazität aufgeladen; der Prozess der Selbstentladung, dem alle Akkus unterliegen, verläuft in diesem Temperaturbereich langsamer als in einem höheren. Li-Ionen-Akkus sollte man voll geladen lagern und spätestens nach zwölf Monaten nachladen, sonst könnten sie zerstört werden.

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