Akkus und Ladegeräte - Funktion, Typen, Vor- und Nachteile

Wer sich einmal die Mühe macht, über die Anzahl aktuell verwendeter Batterien in seinem Haushalt nachzudenken, wird schnell feststellen, dass eine nicht unbedeutende Menge zusammenkommt. Die kleinen Energiespender sorgen dafür, dass zahlreiche Geräte ohne einen Netzanschluss laufen:

  • Taschenlampen

  • Wanduhren und Wecker

  • Fernbedienungen

  • tragbare CD- und MP3-Spieler

  • Kameras

  • LED-Lampen

  • Spielzeuge aller Art

  • Funkgeräte

  • kleine Haushaltsgeräte (z.B. Milchschäumer)

  • digitale Thermometer

  • Waagen

  • Rauch- und Gefahrenmelder

  • Fahrradbeleuchtung

und vieles mehr. Die Liste ließe sich noch um etliche Beispiele verlängern. Da Batterien in der Regel nur einmal gebraucht werden können und dann entsorgt werden müssen, bieten sich Akkus als Ersatz an. Mit passenden Ladegeräten lassen sie sich viele Male aufladen und eignen sich deshalb besonders gut für Geräte, die einen relativ hohen Strombedarf haben, und ständig oder über längere Zeiträume im Einsatz sind.

Akkus sind zwar beim ersten Kauf teurer als Batterien, aber die Kosten amortisieren sich durch die Wiederverwendbarkeit sehr schnell. Das macht sie nicht nur preisgünstiger, sondern schont auch Ressourcen und Umwelt. Dieser Ratgeber soll dabei helfen, den richtigen Akku für das jeweilige Gerät zu finden.

Inhalte dieses Beitrags


Wie funktioniert ein Akku?

Während der Aufladung von Akkus wird die elektrische Energie der Ladegeräte in chemische Energie umgewandelt. Bei der Nutzung in einem Gerät verläuft der Vorgang umgekehrt. Die chemische Energie wird zurückverwandelt in elektrische Energie. Dabei hängt es von der Art der verwendeten Rohstoffe ab, welche Nennspannung, welche Energiedichte und welchen Wirkungsgrad ein Akku hat.

Die Kapazität wird meist in Milliamperestunden (mAh) angegeben und hängt von der Bauart und Größe ab. Ein Akku mit einer Kapazität von 1.000 mAh kann demnach 1.000 Stunden lang 1 mA oder auch 10 Stunden 100 mA abgeben.

Die verschiedenen Akku-Typen

Der Veteran (gebraucht seit 1950) unter den Akku-Typen basiert auf Nickel-Cadmium (NiCd). Seine Vorteile sind eine hohe Robustheit, eine lange Lebensdauer sowie schnelle Ladezeiten. Die wichtigsten Nachteile sind der berühmte Memory-Effekt (siehe weiter unten) sowie die hohe Schädlichkeit des Cadmiums für die Umwelt. Er ist deshalb vom Markt so gut wie verschwunden.

In den 1990er Jahren folgten dann Akkus mit Zellen aus Nickel-Metallhydrid (NiMH), Lithium-Ion (Li-Ion) und Lithium-Ion-Polymer (Li-Po oder Li-Ion-Poly). NiMH-Modelle kommen ohne giftige Metalle aus, haben eine höhere Energiedichte und nur noch einen schwachen Memory-Effekt, der heute als Lazy-Battery-Effekt bezeichnet wird (mehr dazu unten). Sie können nicht so oft aufgeladen werden wie der ältere Vorgänger.

Der Li-Ion-Akku überzeugt durch eine hohe Energiedichte und eine geringe Selbstentladung. Bei gleicher Größe speichert er mehr Energie als seine NiCd- und NiMH-Kollegen. Dafür ist er aber auch teurer. Außerdem leidet er schneller unter Oxidation und hat deshalb nur eine mittlere Lebenserwartung von zwei bis drei Jahren, auch wenn er nicht benutzt wird.

Der Lithium-Polymer-Akku (Li-Po) entspricht weitestgehend dem Li-Ion-Akku. Allerdings benötigt er keine flüssigen Elektrolyten und deshalb auch kein stabiles Metallgehäuse. Aus diesem Grund ermöglicht er freiere Bauformen und weniger Gewicht.

 

Vor- und Nachteile von Akkus gegenüber Batterien
 

VORTEILE
  • können je nach Qualität bis zu 1.000 mal und mehr aufgeladen werden
  • Nachkauf nur in großen Intervallen erforderlich
  • hohe Leistung und Strombelastbarkeit
NACHTEILE
  • müssen vor jedem Gebrauch aufgeladen werden
  • Zusatzkosten durch erforderliche Ladegeräte
  • bei Nichtgebrauch hohe Selbstentladung (bis zu 30 % pro Monat)
  • teurer in der Anschaffung als Batterien

Akkus der neuesten Generation

Akkus der neuesten Generation sind beim Kauf sofort einsatzbereit und können je nach Produkt rund 2.000 mal aufgeladen werden. Sie werden häufig unter den Bezeichnungen eneloop, Endurance oder ready2use angeboten. Durch den Einsatz neuer Materialien entfällt bei diesen Modellen das Problem der Selbstentladung wie etwa bei NiMH-Akkus. Manche Hersteller geben an, dass sie auch nach fünf Jahren noch 70 % ihrer anfänglichen Kapazität besitzen.

Entsorgung von Akkus

Genau wie Batterien gehören alte Akkus nicht in den Restmüll und schon gar nicht in die Umwelt. Die enthaltenen Rohstoffe sind einerseits schädlich, andererseits können sie dem Recycling zugeführt werden, was für die entsprechenden Unternehmen wirtschaftlich durchaus attraktiv ist.

Die in Deutschland geltende Verordnung schreibt vor, dass ein Händler Batterien und Akkus zurücknehmen muss, wenn er diese auch verkauft. In der Regel stehen dort an den Kassen oder am Ausgang kleine Sammelbehälter zur Aufnahme der gebrauchten Produkte.

Memory- und Lazy-Battery-Effekt

Bei älteren Akkus mit Nickel-Cadmium-Zellen (NiCd) trat früher häufig der so genannte Memory-Effekt auf. Wurden sie nicht vollständig entladen, verringerte sich mit der Zeit die Kapazität, die Laufzeit verkürzte sich. NiMH-Modelle sind davon nicht mehr betroffen, trotzdem können sie auf Dauer an Leistungsfähigkeit einbüßen. Wird beispielsweise das Mobilteil eines schnurlosen Telefons nach jedem Gespräch wieder auf die Ladeschale gelegt, nimmt nach einer Weile die Spannung über den kompletten Entladevorgang ab. Dies kann im Laufe der Zeit zu Problemen führen, wenn der Akku nicht mehr die vom Gerät benötigte Spannung liefert. Dies nennt man Lazy-Battery-Effekt.

Für welche Batterietypen gibt es Akkus?
 

  • Alle gängigen Batterietypen können durch Akkumulatoren ersetzt werden. Dazu zählen:

    • Micro AAA (weitere Bezeichnungen LR03 , AM-4 , R03 , UM-4 , MN1500)
    • Mignon AA (weitere Bezeichnungen LR06, L06, R06, MN1500)
    • Baby C (weitere Bezeichnungen LR14 / AM-2 oder R14 / UM-2 oder C14)
    • Mono D (weitere Bezeichnungen LR20 / AM-1 oder R20 / UM-1 oder D20)
    • 9-Volt-Block (weitere Bezeichnungen 6LR61 / AM-6 oder 6F22, 1604D, PP3 oder E-Block)
    • Knopfzellen

Die passenden Ladegeräte

Ladegeräte für Akkus gibt es in verschiedenen Ausführungen. Manche Varianten können nur eine Akkugröße aufnehmen, andere eignen sich für alle genannten Standardausführungen. Da es sich hierbei um eine langfristig genutzte Anschaffung handelt, sollte Wert auf eine gute Qualität gelegt werden. Optimal sind Ladegeräte

  • die eine Überwachungsfunktion für jeden Ladeschacht besitzen
  • die über eine Temperaturkontrolle verfügen
  • die bei voller Aufladung der Akkus automatisch abschalten

Mit Ladegeräten besserer Qualität lässt sich auch die noch vorhandene Kapazität bei einem Akku sowie weitere Parameter überprüfen.
 

 
  • Tipp: Tiefentladung vermeiden

    Mit Tiefentladung ist eine Entladung gemeint, bei der die Nennspannung unterschritten wird. Eine Taschenlampe mit Akku, die nur noch schwach leuchtet, sollte nicht eingeschaltet bleiben, bis sie völlig ausgeht. Wenn der Akku dann nicht umgehend wieder aufgeladen wird, ist er meist nicht mehr zu gebrauchen.
     

  • Tipp: Akkus richtig lagern

    Blei-Akkumulatoren, wie sie als Autobatterie verwendet werden, sollten immer voll gelagert und in gewissen Abständen nachgeladen werden. Varianten auf Lithium- und Nickelbasis lagert man am besten bei einem Ladestand zwischen 30 und 50 %. Wichtig ist auch die Umgebungstemperatur. Große Wärme ist ungünstig, Zimmertemperatur okay. Für eine längere Lagerung empfiehlt sich ein trockener Keller. Vom oft beschworenen Kühlschrank sollte man absehen, da mit der Zeit nicht nur die Spannung nachlässt. Es könnte sich auch Kondenswasser bilden und den Akku letztlich zerstören. Auf keinen Fall sollten Akkus bei direkter Sonneneinstrahlung gelagert werden.
     

 
Veröffentlich am 18.01.2019
Aktualisiert am 14.02.2019