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Akkus


Akkus werden auch als Sekundärelemente bezeichnet. Im Gegensatz zu den Primärelementen lassen sie sich wieder aufladen.



Grundsätzliches zu Akkus

Eine wichtige Nenngröße der Akkus ist ihre Kapazität. Sie wird in Ampere- oder Milliamperestunden angegeben. Ein Akku mit einer Kapazität von 800 mAh kann eine Stunde lang 800 mA liefern, oder 4 Stunden lang 200 mA.

Beim Laden wird dem Akku wieder die Energie zugeführt, die ihm vorher entnommen wurde. Das geschieht durch das Zuführen einer Gleichspannung, die so hoch ist wie die Akkuspannung. Der Ladestrom sollte dabei etwa 1/10 so groß sein wie die Akkukapazität. Ein Akku mit einer Kapazität von 800 mAh sollte daher mit einem Strom von 80 mA geladen werden. Theoretisch beträgt die Ladezeit dann 10 Stunden. Durch Verluste ist sie aber etwas länger, sie liegt bei 12 bis 14 Stunden.

Die Entladeschlußspannung gibt die minimale Spannung an, auf der ein Akku entladen werden kann ohne dabei Schaden zu nehmen. Eine weitere Entladung führt zur Tiefentladung. Schon eine einzige Tiefentladung kann einen Akku zerstören. Sind mehreren Zellen vorhanden, führt eine Tiefentladung zu einer Umpolung an den Zellen mit der geringsten Kapazität.

Im Gegensatz dazu gibt die Ladeschlußspannung den höchsten Spannungswert an, auf der ein Akku aufgeladen werden darf.

Der Memory-Effekt tritt vor allem bei älteren, gesinterten Nickel-Cadmium Akkus auf. Wenn diese oft nicht vollständig, sondern nur zu einem bestimmten Teil entladen werden, tritt ein Kapazitätsverlust auf, als ob sich der Akku diesen Zustand merken würde.

Hinweis: Obwohl immer gesagt wird, daß z. B. Nickel-Metallhydrid Akkus diesen Memory-Effekt nicht zeigen sollen, tritt er meiner Erfahrung nach bei ihnen doch auf, wenn man den Akku häufiger nur teilentladet und dann wieder neu lädt. So habe ich z. B. meinen Nickel-Metallhydrid Akku vom Handy schon nach einem halben Jahr ruiniert, indem ich diesen öfters neu geladen habe, als er nur bis zur Hälfte entladen war. Der Grund dafür war hautpsächlich der, daß ich einen vollen Akku wollte, bevor ich zur Arbeit fahre, da das Ladegerät üblicherweise zu Hause lag. Allerdings hatte der Akku nach einem halben Jahr kaum noch Kapazität und war schon nach nicht mal 10 Minuten telefonieren komplett leer. Ich mußte ihn dann gegen einen neuen tauschen. Seitdem nehme ich das Ladegerät mit und lade ihn nur noch, wenn er vollständig entladen ist.



Nickel-Cadmium Akkus (NiCd)

Nickel-Cadmium Akkus sind heute aus der Mode gekommen, da sie das schädliche Schwermetall Cadmium enthalten. Nach einer EU-Richtlinie von 2006 sind Nickel-Cadmium Akkus mit mehr als 0,002 Gewichtsprozent Cadmium verboten. So sind sie nach und nach aus dem Handel verschwunden, heute aber unter den Verbrauchern noch verbreitet.

Beim Nickel-Cadmium Akku liefert eine Zelle 1,25 Volt. Die Ladestromstärke sollte etwa 1/10 ihrer Kapazität betragen wie oben beschrieben. Benutzt man ein fertiges Ladegerät, sollte man auf einen korrekten Ladestrom achten (der steht meistens auf dem Ladegerät drauf).


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Nickel-Cadmium Akku mit 700 mAh


Nickel-Cadmium Akkus haben meist eine hohe Selbstentladung. Werden sie z. B. ein oder zwei Monate nicht benutzt, sind sie oft leer. So waren bei meiner LED-Taschenlampe immer die Akkus leer, wenn ich sie mal einen Monat nicht benutzt habe. Nickel-Cadmium Akkus sollten daher regelmäßig geladen und wieder entladen werden. Die Entladeschlußspannung liegt bei 0,85 bis 0,9 Volt.

Werden Nickel-Cadmium Akkus lange Zeit nicht benutzt, bekommen sie oft einen inneren Kurzschluß. Dieser läßt sich einfach mit dem Multimeter feststellen. Beträgt die Akkuspannung nur noch 0 Volt, so liegt ein innerer Kurzschluß vor! Ist das der Fall, so kann man z. B. mit einem Gleichspannungsnetzteil versuchen, kurzzeitig einen hohen Strom von z. B. 3 Ampere durch den Akku fließen zu lassen. Oft wird der Kurzschluß dadurch beseitigt und man kann den Akku danach wieder normal laden.


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Kurzschluß in einem NiCd Akku
Der Akku hat keine Ausgangsspannung mehr!



Nickel-Metallhydrid Akkus (NiMH)

Nickel-Metallhydrid Akkus sind heute an die Stelle der Nickel-Cadmium Akkus getreten. Sie enthalten keine giftigen Schwermetalle mehr und haben höhere Kapazitäten. Nickel-Metallhydrid Akkus haben eine Spannung von 1,25 bis 1,5 Volt pro Zelle und vertragen einen höheren Ladestrom als Nickel-Cadmium Akkus.


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Nickel-Metallhydrid Akku mit 1300 mAh


Nickel-Metallhydrid Akkus hatten früher eine hohe Selbstentladung. Die Selbstentladung steigt mit zunehmender Temperatur und mit zunehmender Kapazität des Akkus. Sie sollten daher immer regelmäßig geladen und wieder entladen werden. Werden sie längere Zeit nicht benutzt, sind sie danach meist leer und müssen erst wieder aufgeladen werden.

Seit 2006 gibt es Nickel-Metallhydrid Akkus mit einer deutlich geringeren Selbstentladung von nur etwa 15 Prozent pro Jahr.



Bleiakkus

Der Bleiakku enthält zwei Elektroden, wobei die eine aus Blei und die andere aus Bleioxid ist. Als Elektrolyt wird verdünnte Schwefelsäure verwendet.

Wird der Akku geladen, so wird Schwefelsäure aus den Platten freigesetzt und dabei Wasser verbraucht. Dabei verringert sich der Innenwiderstand des Akkus.

Beim Entladen kehrt sich der Vorgang um: Dann wird Wasser freigesetzt und Schwefelsäure als Bleisulfat gebunden. Dabei erhöht sich der Innenwiderstand des Akkus. Das ist auch der Grund, warum bei einem nicht mehr vollständig geladenen Akku (und auch bei jeder Batterie!) die Spannung sofort in die Knie geht, wenn man einen Verbraucher an diesem anschließt! Bei einigen Bleiakkus muß man regelmäßig destilliertes Wasser nachfüllen. Heute gibt es dagegen überwiegend wartungsfreie Akkus, wo das entfällt.

Daneben gibt es noch die trockenen Bleiakkus, die Blei-Gel-Akkus. Sie sind komplett wartungsfrei und auch in kleineren Größen erhältlich, z. B. mit 7 Ah. Auch vertragen sie es ganz gut, wenn sie nur hin und wieder mal benutzt werden.


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Blei-Gel-Akku mit 7 Ah


Beim Bleiakku liefert jede Zelle etwa 2 Volt. Der 12 V Bleiakku enthält also sechs Zellen. Die tiefste zulässige Spannung, die sogenannte Entladeschlußspannung, beträgt etwa 1,7 Volt pro Zelle, also 10,2 Volt beim 12 V Bleiakku. Sie darf niemals unterschritten werden, da der Akku ansonsten Schaden nimmt und sich die Zellen danach nicht wieder ganz aufladen lassen.

Die Ladestromstärke sollte etwa 1/10 der Akkukapazität betragen. Bei einem Bleiakku mit 7 Ah beträgt der Ladestrom etwa 0,7 Ampere. Wer ganz schonend laden will, macht das mit einem Ladestrom von 1/20 der Kapazität!

Die Ladeschlußspannung beträgt beim 12 V Bleiakku 13,8 Volt. Wird sie überschritten und der Akku weitergeladen, setzt die Gasung ein, d. h. es wird Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zersetzt. Dieses Gemisch ist auch als Knallgas bekannt und kann zur Explosion führen! Es ist daher besonders darauf zu achten, das ein Bleiakku nicht überladen wird.

Wird ein Bleiakku lange Zeit nicht verwendet, so bildet sich auf den Platten eine nichtleitende Oxidschicht. Dadurch läßt sich der Akku nicht mehr aufladen. In diesem Fall kann man probieren, durch das kurzzeitige Anlegen einer hohen Spannung von z. B. 30 Volt diese nichtleitende Oxidschicht auf den Platten zu zerstören. Gelingt dieses, so kann der Akku danach wieder normal aufgeladen werden.


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