Accupflege
Eine kurze Übersicht zur Akkupflege
Der Gedanke zu diesen Artikel kam mir beim Durcharbeiten einer Website mit sehr umfangreichen Informationen, nachdem ich in den letzten Monaten davor schon etliche unterschiedliche Quellen - mit zum Teil doch sehr widersprüchlichen Informationen - durchgearbeitet hatte. Es sollte mir eigentlich vorrangig helfen die Informationsflut zu filtern und das Wichtige im Langzeitgedächtnis abzulegen.
Dies kann und soll keine komplette Akkukunde sein und werden, auch wenn es am Ende sicher wieder mehr geworden ist, als ich vorhatte. Sondern es soll nur eine möglichst kurze Zusammenfassung zur richtigen Akkupflege sein. Wer weitere Hintergrundinformationen sucht, sollte entsprechende Quellen im Web oder Bücher nutzen. Einige mir bekannte Websites werden am Ende aufgelistet.
Es geht um alle wichtigen Akkutypen:
- Nickel-Cadmium (NiCd)
- Nickel-Metall-Hydrid (NiMH)
- Lithium-Ionen (Li-Ion), Lithium-Ionen-Polymer
(Reine Lithium-Polymer kommen in der Praxis kaum vor. Sie benötigen eine Kerntemparatur von 60-100°C, um richtig zu funktionieren.)
- aufladbare Alkaline (RAM)
- Blei-Säure (auch Blei-Gel)
allgemeine Erklärungen:
Akkus sind keine normalen elektronischen Bauteile. Vielmehr kann man sie als kleines Chemiewerk bezeichnen. Laden und Entladen bedeutet den Ablauf von chemische Reaktionen.
Genau deshalb ist die richtige Behandlung von Akkus auch nicht so einfach wie das Licht An- und Ausschalten, sondern eher mit der Steuerung von Prozessen in einem Chemiewerk zu vergleichen.
Dennoch will ich niemanden Angst machen. Wer die nachfolgenden, einfachen Hinweise befolgt und sich ein sehr gutes Ladegerät zulegt, hat so doch wenig Aufwand mit und viel Leistung in seinen Akkus.
NiCd und NiMH sind sich sehr ähnlich. Aber in einigen Bereichen bestehen doch Unterschiede in der Behandlung, die nachfolgend aufgezeigt werden.
Die höchste Kapazität kann man aus einem Akku nicht unmittelbar nach dem Laden herausholen. Die Akkus brauchen danach eine Pause von 1-4h. Erst dann bekommt man die höchste Leistung. Die Akkus benötigen diese Zeit wohl um bis in den Kern abzukühlen und bis die interne Chemie aus dem Ladezustand zur Ruhe kommt.
Unabhängig von den weiter unten genannten Grenztemperaturen fühlen sich alle Akkus bei +20°C bis +25°C am wohlsten. (wir ja schließlich auch ;-)
Je niedriger die Temperatur von diesem Optimum aus ist, umso geringer wird die Kapazität, die der Akku liefern kann. Dieser Effekt behebt sich von selbst, wenn der Akku wieder warm ist.
Je höher die Temperatur von diesem Optimum aus ist, umso stärker altert/verschleißt der Akku. Bei Temperaturen über +45°C findet diese Prozess radikal zunehmend schneller statt. Dieser Effekt ist endgültig und kann nicht regeneriert werden.
Für einige Werte finde ich selbst in den gleichen Quellen unterschiedliche Angaben. Das hängt damit zusammen, daß die gleichen Grundtypen durch vom Hersteller beabsichtigte interne Unterschiede in ihren Stärken und Schwächen unterschiedlich ausfallen. Ein Akku kann nicht gleichzeitig eine hohe Kapazität, lange Lagerfähigkeit, niedrige Selbstentladung, hohe Stromfestigkeit = niedriger Innenwiderstand und andere gute Eigenschaften aufweisen. Es muß immer ein Kompromiss gefunden werden, der für die jeweilige Anwendung besser paßt.
Bei solchen Werten gebe ich dann einen entsprechenden Bereich an, in dem sich diese bewegen.
Ein gutes Ladegerät für die NiCd und NiMH Akkus zu kaufen, wird von vielen oft sträflich vernachlässigt.
In der "Battery University" bezeichnet man - aus gutem Grund - das Ladegerät "als Beschützer der Batterie". Ein einmal gekauftes, sehr gutes Ladegerät kann selbst schlechtere Akkus so gut erhalten, daß sie lange nicht ersetzt (=neu gekauft) werden müssen und auch ihre reale Kapazität über eine lange Zeit halten können.
Mit einem schlechten Ladegerät bekommt man dagegen auch die besten Akkus schnell kaputt.
Was man am Ladegerät geizgeil spart, zahlt man also bei den Akkus wieder drauf.
Nicht jedes teure Ladegerät ist aber auch automatisch ein empfehlenswertes Ladegerät!
Bei der Beschreibung zur Akkuladung und -entladung wird man häufig auf das Kürzel C treffen. C bezeichnet die Nennkapazität eines Akkus, also das, was der Hersteller drauf gedruckt hat. Die Lade- und Entladeströme werden damit als Verhältnis zur Kapazität definiert.
1C = Nennkapazität
Laden mit 0,5C bedeutet ein Akku mit 2000mAh wird mit 1000mA geladen.
Entladen mit 0,2C bedeutet ein Akku mit 2000mAh wird mit 400mA entladen.
Diese aufgedruckte Kapazität muß aber nicht erreicht werden. Sie wird in den meisten Fällen mit einem Entladestrom von 0,1C gemessen, den der Akku dann 10 Stunden (h) liefern können muß, bevor er leer ist.
Damit wird dann die Kapazität einfach errechnet: z.B. 200mA * 10h = 2000mAh
Zudem geben die Normen eine zulässige Toleranz vor.
Bei den meisten Fabrikaten wird dieser Wert auch deshalb nicht erreicht, weil man diese "normgerechte" Toleranz schamlos ausnutzt. Die Akkus können also z.B. 2000mAh aufgedruckt bekommen, obwohl fast die gesamte Produktion z.B. nur 1900mAh bringt und ein Teil sogar noch darunter liegt.
Wird der Akku mit einem höherem Strom entladen erhält man einen niedrigeren Kapazitätswert. Wieviel dieser niedriger ist, hängt davon ab, wie gut dieser Akkutyp vom Hersteller für hohe Entladeströme gebaut wurde, bzw. wie sich eine bestimmte Zelle bei einem hohen Laststrom verhält. Diese Eigenschaften der Akkuzellen verändern sich auch im Laufe der Zeit durch normale Alterung, sowie durch Stress - bei falscher Behandlung durch das Ladegerät oder den Benutzer.
Mit "cyclen" wird ein zyklisch wiederholtes vollständiges (100%) Entladen und Laden bezeichnet. Dies wird solange fortgesetzt, bis keine Kapazitätssteigerung mehr festgestellt werden kann. Dieser Begriff taucht unten noch öfters auf.
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Nickel-Cadmium / NiCd + Nickel-Metallhydrid / NiMH
NiCd sind trotz ihres bekannten Memory-Effekt, der nur bei falscher Behandlung auftritt, die robustesten Akkus überhaupt. Daher werden sie durch die anderen, neueren Typen nur in bestimmten Bereichen ersetzt oder ergänzt, aber nicht überflüssig.
Wobei die alte Hauptursache für den Memory Effekt, nämlich die Bildung von Ni5Cd21 an der Cadmium-Elektrode bei neuen Akkus nicht mehr vorkommt, jedenfalls nicht bei Akkus von guter Qualität.
NiCd sind die Akkus mit den meisten möglichen Ladezyklen.
NiMH kennen auch einen Memory-Effekt. Einige Quellen nennen es auch Lazy-Batterie-Effekt. Es ist das Selbe und ist auch identisch mit dem noch immer bei NiCd auftretenden Problem. Dieser Effekt tritt also an der Nickel-Eletrode auf. Er äußert sich aber nicht direkt in einer verminderten Kapazität, sondern in einer etwas geringeren Spannung der Zelle. Dadurch wird der Abschaltpunkt des damit betriebenen Gerätes dann etwas, zum Teil auch deutlich, früher erreicht, was einer geringeren nutzbaren Kapazität gleichkommt. Weitere Infos dazu sind z.B. bei BaSyTec und bei BTICCS zu finden - siehe Linkliste unten.
Allerdings tritt das Problem nicht so schnell und nicht so stark auf, wie der alte oben genannte Effekt bei NiCd. Auch ist es leichter wieder zu beseitigen, wenn der Akku regelmäßig gewartet wird.
Der Memory-Effekt entsteht auch nicht durch das unvollständige Entladen. Vielmehr entsteht er durch Überladen der Akkus. Da zeitgesteuerte Ladegeräte aber Akkus, die nicht vollständig entladen wurden zwangsweise überladen, wurde früher wahrscheinlich daraus die falsche Schlußfolgerung gezogen, daß es am unvollständigen Entladen liegen würde.
Diese Akkus sind oft nach Auslieferung durch den Hersteller nicht richtig/vollständig formatiert. Bei besseren Akkus und mit einem dafür geeigneten Lade-/Entlade-Gerät ist ein cyclen mit ca. 3-7 vollen Lade/Entlade-Zyklen notwendig, bis diese ihre maximale Kapazität erreichen. Ohne ein solches Ladegerät, also bei nur normalem Gebrauch und Ladung, können die Akkus auch mehr als 50 Zyklen benötigen, bis die volle Kapazität erreicht wird. Ein schlechtes Ladegerät kann einen Akku aber auch bereits nach 50 Ladezyklen zerstört haben!
Die Initialladung eines neuen Akkus soll mit einer Langsamladung über 24h erfolgen. Das bringt die chemischen Prozesse in den Zellen in Gang und sorgt dafür, daß das Elektrolyt völlig gleichmässig in den Zellen verteilt wird.
Ich kenne aber kein Ladegerät für "Otto Normalverbraucher", daß einen solche Funktion bietet. Man kann sich da aber mit einem alten über Timer gesteuerten Ladegerät helfen. Wer noch so ein altes Gerät rumstehen hat, kann die Akkus zuerst darin einmalig "vorladen", wenn sie die gleiche oder eine höhere Nominalkapazität haben, als das Ladegerät bis zum Abschalten des Timers hineinladen kann.
Wenn z.B. 14 Stunden lang mit 100mA geladen wird, sind das erst 1400mAh, die Ladeverluste noch nichtmal berücksichtig. Zwar ist das keine 24h Langsamladung, aber es sollte trotzdem den gewünschten Effekt bringen und z.B. einen 2000mAh Akku so sanft "aufwecken".
Den Rest der Ladung kann man dann mit einem guten Ladegerät, daß sauber nach Peak-Voltage-Detection (PVD) abschaltet fertigstellen.
Ladegeräte die nur für NiMH geeignet sind, können häufig auch für NiCd verwendet werden. Allerdings kenne ich kein Ladegerät für Einzelzellen, das nur für NiMH gebaut wäre.
Ladegeräte mit prozessorgesteuerter Ladeendeabschaltung, die nur für NiCd geeignet sind dürfen dagegen nicht für NiMH verwendet werden. Die Ladekennlinie bei NiMH ist flacher. Solche Ladegeräte würden den Vollzustand der Akkus nicht erkennen.
Wegen der flacheren Ladekennlinie und weil NiMH eine Überladung wesentlich schlechter vertragen als NiCd, muß das Ladegerät auch viel besser sein, als bei NiCd.
Die meisten Ladegeräte am Markt, die noch immer mit "- Delta U" Abschaltung arbeiten sind daher für NiMH nicht wirklich "als gut geeignet" zu bezeichnen. Nur Geräte mit PVD und einige wenige, aber auch teurere Ladegeräte mit empfindlicher, genauer "- Delta U" Erkennung sind wirklich sinnvoll. Genaueres dazu steht bei den empfehlenswerten Ladegeräten.
Die ersten 70% der Kapazität können mit höherem Strom in kürzerer Zeit eingeladen werden als der Rest. Hierbei erfolgt noch keine Erwärmung des Akkus. Dann muß mit niedrigerem Strom weitergeladen werden, da die Zellen sonst zu warm (über +45°C) werden. Das braucht für die restlichen 30% nochmal die zwei bis dreifache Zeit, wie für die ersten 70%.
Ein modernes, intelligentes und wirklich gutes Ladegerät kann jederzeit das Ladeverhalten optimal der Zelle anpassen, indem es "mit der Zelle kommuniziert", sie also beim Laden laufend analysiert (z.B. AP2010).
NiCd kann mit den höchsten Strömen (bis 70% mit max. 3C) schnellgeladen werden und ist so auch in weniger als 1h aufladbar.
NiCd Akkus mögen schnelle Ladung in 1-3h mehr als normale Ladung in 6-10h oder gar die langsame Ladung in 14-16h.
NiMh Akkus benötigen schnelle Ladung in 2-4h. Längere Ladezeiten sind möglich. Der Ladestrom soll aber nicht unter 0,3C liegen.
Diese Akkus gelegentlich nachzuladen (z.B. zum Ausgleich der Selbstentladung, nach nur teilweiser Entladung oder nach längerer Lagerung (<6 Monate) ist nicht schädlich.
NiCd sollen bei regelmäßiger Nutzung alle 1-2 Monate vollständig entladen werden, um den Memory-Effekt zu verhindern. Erfolgt aber vor jedem Ladevorgang ein Entladen, schadet es dagegen mehr, weil die Anzahl möglicher Ladezyklen schneller "verbraucht" wird.
Bei NiMH sollte dies etwa alle 3-4 Monate gemacht werden.
Werden die Akkus sehr häufig genutzt und dabei nie vollständig entladen (z.B. ständige Nutzung in einer Digitalkamera, von denen viele schon über 0,9V oder sogar über 1,0V Zellenspannung abschalten), kann das Entladen auch jeden Monat vorteilhaft sein.
Ein bereits vorhandener Memory-Effekt oder Lazy-Battery-Effekt kann durch cyclen im Normalfall vollständig beseitigt werden. Ähnlich wie bei neuen Akkus baut sich so die Kapazität wieder auf ein erreichbares Maximum auf. Das kann durch dafür geeignete Ladegeräte (z.B. das IVT AT3 für Mignon + Micro Zellen) erfolgen oder durch normales Benutzen, bis die Akkus richtig leer sind und Laden mit einem guten Gerät. (Die AccuPower AP-2010 oder AP-2020 haben z.B. sogar eine spezielle Lademethode, die den Memory-Effekt verhindert und wieder abbaut, auch ohne die Akkus immer vollständig entladen zu müssen.)
NiCd Akkus schadet es nicht, wenn die Kapazität beim normalen Gebrauch regelmäßig ausgeschöpft wird. In diesem Fall ist es dann auch nicht nötig den Akku zur Wartung vollständig zu entladen.
Bei NiMH empfiehlt es sich dagegen, diese überwiegend nur zu 80% auszunutzen. Man erreicht dann eine höhere Gesamtzyklenzahl.
Die Akkus mögen keine andauernde Erhaltungsladung. Spätestens nach 2 Tagen sollte diese beendet werden, sonst fördert dies wieder die Kristallbildung und führt damit zum Memory-Effekt.
Werden die Akkus bei der Erhaltungsladung wärmer, als die Raumtemperatur, ist das Ladegerät defekt oder es taugt nichts. Nach dem Ladeende muß der Strom soweit heruntergeregelt werden, daß keine Ladung über 100% mehr zugeführt wird, sondern nur noch die Selbstentladung ausgeglichen wird.
In den ersten 24h nach Beenden der Ladung/Erhaltungsladung verliert der NiMH Akku durch seine internen chemischen Prozesse ca. 10-20% der eingeladenen Kapazität. Ab dann sind es weitere 10-30% je Monat.
Bei NiCd Akkus sind diese Werte etwa 5-10% nach Ladeende und 5-20% je Monat.
Generell ist die Selbstentladung bei höheren Lagertemperaturen ebenfalls stärker und bei niedrigeren Lagertemperaturen auch schwächer. Wer seine Akkus nun aber für 2 Wochen in den Kühlschrank legt, sollte bedenken, daß sich diese erst wieder auf Raumtemperatur erwärmen müssen, bevor sie ihre volle Leistung bringen können.
Benutzen/Entladen ist mit NiCd bei Temperaturen zwischen -40°C bis +60°C möglich.
NiMH kann zwischen -20°C bis +60°C verwendet werden.
Das Aufladen ist bei Temperatur der Akkus zwischen +5 bis +45°C möglich. Die +45°C darf der Akku aber nicht überschreiten! Sonst treten nicht rückgängig zu machende Schädigungen auf, die die Kapazität und Zyklenzahl drastisch reduzieren.
Optimal sind jedoch +10°C bis +25°C.
Aufladen bei 0°C bis +5°C darf nur mit niedrigerem Strom von 0,1-0,2C erfolgen.
Nur NiCd können auch bei Temperaturen unter 0°C, dann mit max. 0,1C aufgeladen werden.
Tiefentladen ist immer schädlich. Ein NiCd verkraftet es, als einziger Akkutyp überhaupt, noch recht gut, wenn es nur selten vorkommt.
Die Akkus sollen über längere Zeit nicht leer, aber auch nicht vollgeladen, gelagert werden. Die bei voller Ladung ablaufenden chemischen Prozesse altern den Akku auch.
Die optimale Lagerung erfolgt mit 40% Kapazität und bei niedrigen Temperaturen, aber nicht bei unter 0°C. Im Kühlschrank bei 5°C bis 10°C und in einer dichten Box oder Tüte, so daß kein Kondenswasser an den Akkus entsteht, ist gut.
Eine Lagerung im vollen Zustand verkraften diese Akkus aber wesentlich besser, als ein Li-Ion!
Wenn die Lagerzeit 6 Monate überschreitet, sollten die Akkus wie neue Akkus behandelt werden (Initialladung + cyclen).
NiCd kann unter obigen Bedingungen bis zu 5 Jahre gelagert werden.
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Lithium-Ionen / Li-Ion + Lithium-Ionen-Polymer
Sie können, dürfen, sollen jederzeit nachgeladen werden.
Es gibt keinen Memory-Effekt.
Auch Vollladen in mehreren Etappen mit oder ohne teilweisem Entladen dazwischen schadet nicht.
Dafür sollen sie nicht vollständig entladen werden.
Handy, Notebook, Digitalkamera usw. also nicht bis zum Abschalten benutzen, sondern den Akku möglichst wieder laden, wenn er noch ca. 20% Restkapazität hat.
Wird er immer leer gemacht, verringert sich dadurch zwar nicht direkt seine Lebenszeit oder Kapazität, aber die Anzahl möglicher Ladezyklen nimmt stark ab und damit sinkt bei häufigem Gebrauch eben doch die Lebenszeit.
Es macht aber Sinn, einen "intelligenten" Akku trotzdem gelegentlich vollständig zu entladen. Diese sogenannten Smart-Batteries haben eine Elektronik im Akkupack, die unter anderem die Kapazität ermittelt und woraus z.B bei Notebooks die angezeigte Laufzeit berechnet wird. Das vollständige Entladen ist also nicht für den Akku notwendig, sondern für die Elektronik. Bei dieser gibt es Messfehler, die sich bei jedem Ladezyklus summieren. Ein gelegentliches vollständiges Entladen setzt diese Werte zurück.
Eigentlich sind Ladegeräte für Li-Ion viel einfacher zu realisieren, als für andere Typen, da es viel weniger Werte gibt, die variieren können und überwacht werden müssen.
Andererseits muß das Ladegerät aber exakt an den verwendeten Akku angepaßt sein, so daß man hier keinesfalls ein anderes Ladegerät nutzen kann.
Die Ladung wird mit Konstantspannung 4,1-4,2V je Zelle (unterschiedlich je nach Akkumodell) und Strombegrenzung auf 0,8-1C durchgeführt und ist beendet, wenn der Ladestrom auf 3% des Nominalwertes also auf 0,03C abgesunken ist.
Die Ladezeit ist bei 2-3h normal.
Eine Schnelladung in 1h oder weniger ist nicht möglich.
Ladegeräte, die das für Li-Ion Akkus versprechen, laden den Akku nur auf 75% seiner Kapazität auf!
Auch hier soll die Initialladung als Langsamladung über 24h erfolgen.
Li-Ion vertragen keinerlei Überladung und es gibt keine Erhaltungsladung.
Wenn erforderlich wird der Akku vom Ladegerät nachgeladen, wenn die Zellenspannung 4,05V unterschreitet.
Wenn das Ladegerät nicht in Ordnung ist und den Akku überlädt, dann verliert er damit Kapazität, wenn er nicht vollkommen zerstört wird bzw. die interne Schutzschaltung eine endgültige Trennung der Zelle vornimmt. Dieser Prozeß ist aber endgültig, daher ist es kein Memory-Effekt.
Es gibt auch nicht die Notwendigkeit die Akkus neu oder nach längerer Lagerung zu cyclen um ihre volle Kapazität zu erreichen.
Daß dieser Effekt doch gelegentlich beobachtet wird, daß ein Li-Ion Akku erst nach 2-3 Ladevorgängen seine volle Kapazität erreicht, ist nur ein Zeichen dafür, daß die Initialladung nicht richtig durchgeführt wurde.
Der Nutzer kann hier aber auf nichts Einfluß nehmen. Er ist den Herstellern des Akkus und des Ladegerätes ausgeliefert. Wobei hier aus Gründen der Produkt-Haftung und der Sicherheit strenge Voschriften gelten, an die die Hersteller gebunden sind.
Man kann bei Li-Ion fast nichts tun, um das Akku-Leben zu verlängern oder Kapazität zurückzugewinnen. Die Alterung ist nicht zu verhindern. Ein Lithium-Akku altert grundsätzlich durch interne Oxydation. Dies beginnt bereits unmittelbar nach der Herstellung. Diese steigt mit zunehmendem Alter. Daher sollte ein neuer Lithium-Akku beim Kauf nicht älter als ca. 6 Monate sein (was leider nur selten nachvollziehbar ist).
Je nachdem wie der Akku vom Hersteller ausgelegt wurde ist er meist nach ca. 2-3 Jahren ab Herstellung/Inbetriebnahme verbraucht. Dies gilt vor allem für Akkus von Handys und Notebooks, die eine hohe Energiedichte haben sollen und das deshalb mit einer kürzeren Lebenszeit "bezahlen".
Ein Li-Ion Akku kann durchaus auch 5-6 Jahre halten, wenn im Gegenzug die Energiedichte und andere Eigenschaften geringer sind.
Die Selbstentladung eines Li-Ion Akku durch seine internen chemischen Prozesse und den Energiebedarf der Schutzschaltung liegt nur bei ca. 3-10% je Monat.
Benutzen/Entladen ist bei Temperaturen zwischen -20°C bis +60°C möglich.
Aufladen ist nur bei Temperatur der Akkus zwischen +5 bis +45°C möglich.
Der Akku darf sich beim Ladevorgang nicht erwärmen. Passiert dies doch, weist das auf einen Defekt im Akku oder im Ladegerät oder auf eine unzureichende bzw. falsche Anpassung zwischen Akku und Ladegerät hin.
Besonders bei vielen billigeren Notebooks (C-Brands, NoName) kann man oft feststellen, daß der Akku beim Laden doch recht warm wird. Man braucht sich dann also nicht wundern, warum die Akkus dort nicht lange halten. Bei einem solchen Notebook sollte man als Ersatzakku lieber auf einen NiMH wechseln, wenn die Möglichkeit besteht.
Li-Ion haben grundsätzlich aufwendige Schutzschaltungen im Akkupack.
Darüberhinaus gibt es sogenannte Smart-Batteries die zusätzliche Überwachungsschaltungen beinhalten. Smart-Batteries gibt es bei Notebooks auch als NiMH. Da hier die gesamte Ladesteuerung im Akku steckt und das Ladegerät diese benutzt, ist der Austausch zwischen unterschiedlichen Akku bei solchen Geräten möglich.
Eine Tiefentladung tolerieren diese Akkus überhaupt nicht. Sinkt die Zellenspannung unter 2,5V ist eine Reaktivierung nur mit speziellen Ladegeräten möglich. Sinkt die Zellenspannung unter 1,5V ist der Akku nicht mehr verwendbar!
Die Akkus sollen über längere Zeit nicht leer, aber auch nicht vollgeladen, gelagert werden. Die bei voller Ladung ablaufenden chemischen Prozesse altern den Akku auch verstärkt.
Die optimale Lagerung erfolgt mit 40% Kapazität und bei niedrigen Temperaturen, aber nicht bei unter 0°C. Im Kühlschrank bei 5°C bis 10°C und in einer dichten Box oder Tüte, so daß kein Kondenswasser an den Akkus entsteht, ist gut.
Diese Akkus altern dabei bei höherer Ladung (Volladung) und höherer Lagertemparatur noch wesentlich stärker, als NiCd und NiMH!
Bei längerer Lagerung muß hier darauf geachtet werden, daß die Zellenspannung 2,5V nicht unterschreitet.
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aufladbare Alkaline (RAM)
RAM = Rechargeable Alkali Mangan = aufladbare Alkaline Zellen
Wie normale Alkaline Primärzellen haben auch diese einen relativ hohen Innenwiderstand. Sie sind daher für Digitalkameras und Blitze ebenfalls ungeeignet.
Für eine Uhr oder Fernbedienung, die mit einer guten Alkaline Primärzelle 1 Jahr und länger läuft können sie verwendet werden. Es macht aber - wegen der Kosten für das Ladegerät und ihrem höheren Preis - kaum Sinn.
Der Entladestrom sollte wegen dem Innenwiderstand generell nicht über 0,2C liegen. Für Radios, Taschenlampen und ähnliches sind sie also eine Alternative zu den anderen Arten. (NiCd oder NiMH Akkus sind durch ihre Selbstentladung in der Taschenlampe garantiert gerade leer, wenn man sie braucht.)
Aufladbare Alkaline dürfen jederzeit nachgeladen werden.
Sie können 2-3x häufiger wieder geladen werden, wenn sie nicht ganz entladen werden.
Die Angaben zu den möglichen Ladezyklen schwanken zwischen 25 und 100. Der niedrigere Wert dürfte hier aber eher realistisch sein.
Bereits beim erst Entladen/Laden Zyklus kann die Kapazität auf 60% des Nennwertes absinken. Auf diesem Niveau bleibt sie dann aber längere Zeit.
Im Prinzip lassen sich auch normale Alkaline Primärzellen mit den gleichen Ladegeräten aufladen. Diese müssen zu mehr als 50% entladen/benutzt werden, bevor eine Aufladung Sinn macht und Wirkung zeigt. Diese bauen aber in ihrer Kapazität wesentlich schneller ab und es sind nur sehr wenige Ladezyklen (deutlich weniger als 10) möglich.
Außerdem funktioniert das nicht bei allen Zellentypen. Es kann auch nicht empfohlen werden, da diese Primärzellen sich dabei stark erwärmen können und dann platzen und auslaufen.
Bei zu starker Erwärmung können sie regelrecht explodieren, so daß das heiße und gesundheitsschädliche Elektrolyt dann herumspritzt.
Die Lagerung sollte immer voll erfolgen und kann so auch mehrere Jahre problemlos ohne Nachladen erfolgen.
Blei-Säure (Blei-Gel)
Beim Laden sollte die Zellenspannung möglichst exakt erreicht werden.
Die folgenden Werte gelten etwa bei Raumtemperatur. Bei höheren Temperaturen liegen die Spannungen niedriger, bei tieferen Temperaturen sind sie höher.
Da diese Spannungswerte sich mit der Temperatur verschieben, müßte ein optimales Ladegerät die Akkutemperatur messen und die Schwellwerte an die Temperatur anpassen.
Wird beim Laden eine Zellenspannung von 2,35V nicht erreicht, erhöht sich die Sulfatierung in den Zellen, was zu einer schleichenden Verringerung der Kapazität und damit zu einer Verkürzung der Lebensdauer führt.
Wird dagegen eine Zellenspannung von 2,4V beim Laden überschritten, hat der Akku zwar mehr Energie gespeichert, aber seine Lebensdauer wird verkürzt.
Eine Zellenspannung von 2,45V darf bei der Ladung nicht überschritten werden.
Diese Akkus sind nicht wirklich schnellladefähig. Eine Schnelladung heißt hier Volladen in 8-10h.Eine Normalladung dauert 14-16h.
Die Ladung sollte zunächst mit konstanten Strom von 0,1-0,3C erfolgen, bis eine Spannung von 2,35-2,4V je Zelle ereicht wird. An diesem Punkt ist der Akku auf 70% geladen. Der Strom sollte so hoch/niedrig sein, daß dieser Teil des Ladezyklus nicht kürzer als 4h ist.
Dann wird mit niedrigeren Strom von 0,05-0,1C weitergeladen. Die Ladung ist beendet, wenn der Strom um 3% vom eingestellten Wert abgesunken ist oder die Zellenspannung 2,4-2,45V überschreitet. Auch dieser Teil das Ladezyklus sollte nicht kürzer als 4h dauern.
Eine Erhaltungsladung soll die Zellspannung auf 2,25-2,3V je Zelle halten.
Blei-Akkus tolerieren ebenfalls keine Tiefentladung.
Es empfiehlt sich auch hier die Akkus nicht regelmäßig vollständig zu entladen.
Auch Blei-Akkus sollten bereits wieder geladen werden, wenn 80% der Kapazität entnommen wurden.
Ein regelmäßiges volles Entladen oder sogar leichtes Tiefentladen streßt den Akku, fördert die Sulfatierung und verringert so zunehmend seine Kapazität und damit auch seine Lebensdauer.
Die Selbstentladung eines Blei Akku durch seine internen chemischen Prozesse liegt nur bei ca. 5% je Monat. Benutzen/Entladen ist bei Temperaturen zwischen -20°C bis +60°C möglich. Aufladen ist bei Temperatur der Akkus zwischen +5 bis +45°C möglich.
Aufladen bei 0 bis +5°C darf nur mit niedrigeren Strom von 0,1C erfolgen.
Die optimale Temperatur für Laden und Entladen beträgt jedoch +25°C.
Jede Erhöhung der Temperatur um 8°C halbiert die Lebenszeit des Akkus.
Bei niedrigeren Temperaturen sinkt die Kapazität und damit die entnehmbare Leistung deutlich.
Im Gegensatz zu den obigen Akkus muß eine längere Lagerung hier im voll geladenen Zustand erfolgen. Außerdem ist eine Nachladung nach jeweils 6 Monaten oder wenn die Zellenspannung auf 2,1V abgesunken ist, notwendig. (Es gilt was früher eintritt.)
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