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Ratgeber
Batterien und Akkus begleiten uns überall im Alltag. Wir nutzen Sie zur Energieversorgung im Büro, in Werkstätten, zu Hause oder unterwegs. Batterien und Akkus liefern den Strom für Taschenlampen, Digitalkameras, MP3-Player, Fernsteuerungen, Uhren, Waagen, Rauch- und Gefahrenmelder und vielem mehr.
Selbst die Jüngsten wissen oft schon ganz genau, dass es nur an den Batterien liegen kann, wenn ihr elektronisches Lieblingsspielzeug nicht mehr richtig funktioniert. Clevere Kinder können zum Beispiel Mignon-Batterien ganz leicht unter Aufsicht selber wechseln.
Im Gegensatz dazu stellen sich Erwachsene öfters die Frage, ob ein bestimmtes Gerät nicht doch besser mit Akkus statt mit Batterien betrieben werden sollte? Und wodurch unterscheiden sich Batterien und Akkus ganz genau?
Gerne geben wir Ihnen die Antworten und verraten Ihnen noch ein wenig mehr über Batterien und Akkus.
Bevor wir auf die Unterschiede eingehen, wollen wir zunächst die Gemeinsamkeiten betrachten. Sowohl Batterien, als auch Akkus gibt es in den klassischen Bauformen wie zum Beispiel AAA Micro, AA Mignon, Baby, Mono oder auch E-Block. Aufgrund der identischen Bauformen können Batterien leicht gegen Akkus (oder auch umgekehrt) getauscht werden. Anstelle einer AA-Batterie kann also leicht ein Mignon-Akku verwendet werden. Sogar bei den klassischen Knopfzellen gibt es neben den weit verbreiteten Batterien auch spezielle Akkus, welche die gleiche Bauform wie eine Knopfzelle aufweisen. Aufgrund der unterschiedlichen Substanzen, die für die Elektroden verwendet werden, weisen Batterien und Akkus aber unterschiedliche Spannungen auf.
Batterien (Primärzellen):
Einweg-Batterien
Batterien haben eine Spannung von 1,5 V/pro Zelle und sind für den einmaligen Gebrauch vorgesehen. Aus diesem Grund werden sie auch Einweg-Batterien genannt. Sie dienen zur Stromversorgung von Geräten, die eher selten oder nur kurzzeitig genutzt werden oder einen geringen Strombedarf haben.
Vorteile:
✓ Sofort einsatzbereit
✓ Geringe Selbstentladung bei Nichtgebrauch (max. 4%/Jahre
✓ Günstiger als Akkus in der Anschaffung
Nachteile:
✗ Verbrauchen bei der Herstellung 50 bis 400x mehr Strom als sie liefern
✗ Nicht wieder aufladbar
✗ Keine hohen Stromstärken
Akkus (Sekundärzellen):
Wiederaufladbare Akkus
NiMH-Akkus haben eine Spannung von 1,2 V/Zelle, können hohe Ströme liefern und sind für den mehrfachen Gebrauch vorgesehen.
Aus diesem Grund werden sie für Geräte verwendet, die einen hohen Strombedarf haben und regelmäßig oder auch für längere Zeit im Einsatz sind.
Vorteile:
✓ Bis zu 1000 Mal wieder aufladbar
✓ Kein Nachkauf erforderlich
✓ Hohe Strombelastbarkeit
Nachteile:
✗ Müssen vor dem Gebrauch geladen werden
✗ Hohe Selbstentladung bei Nichtgebrauch (ca. 30%/Monat)
✗ Teurer als Batterien in der Anschaffung
Neben den bereits aufgezeigten Standard-Bauformen gibt es bei den Batterien noch eine große Vielzahl an Sonderbauformen. Aber auch bei den chemischen Substanzen und deren Funktionsweisen gibt es Unterschiede. Neben den früher weit verbreiteten Zink-Kohle-Batterien, die im leeren Zustand gerne auslaufen, gibt es die Alkaline-Batterie oder die Zink-Luft-Batterie. Wenn eine besonders hohe Kapazität für einen Einsatz über einen langen Zeitraum gefordert ist, haben sich Lithium Batterien aufgrund ihrer hohen Energiedichte bestens bewährt.
Aber auch bei den Akkus gibt es nicht nur die an die Batteriebauform angelehnten Exemplare. Geräte-Akkus, Blei-Akkus, Modellbau-Akkus oder auch Akkus für E-Bikes bestehen oft aus mehreren einzelnen Zellen. Diese Akkupacks sind sowohl mechanisch als auch elektrisch für den Einsatz im jeweiligen Gerät bestens vorbereitet. Zudem gibt es auch bei den Akkus eine individuelle Zellchemie, wodurch die Zellenspannungen bei den unterschiedlichen Akkutypen deutlich variieren.
Im industriellen Einsatz aber auch im Modellbaubereich haben sich Akkus mit Lithium mittlerweile bestens bewährt. Die genaue Funktionsweise eines Lithium Stromspeichers haben wir in unserem Ratgeber zu den Lithium-Ionen-Akkus beschrieben.
Im Vergleich der Energiebilanzen von Einwegbatterien und Akkus werden große Unterschiede deutlich: Batterien verbrauchen für ihre Herstellung zwischen 50 und 400 Mal mehr Strom, als sie letztendlich beim Gebrauch bereitstellen. Das macht Batteriestrom sehr teuer. Allerdings relativieren sich die Kosten, da sie sich über einen entsprechend langen Zeitraum der Nutzung erstrecken.
Die vergleichsweise teuren Akkus hingegen haben eine deutlich günstigere Energiebilanz. Zwar wird für ihre Herstellung auch Energie benötigt, aber diese Kosten amortisieren sich im Laufe der Lebensdauer des Akkus.
Die Lebensdauer wird bestimmt durch Akkukapazität und die Anzahl der Zyklen. Diese Zahl kann bei richtiger Ladung und Pflege (z.B. Tiefentladungen vermeiden) mit dem passenden Ladegerät über 1000 Zyklen erreichen.
Das schlägt sich dann auch im Kapazitätsvergleich von Akku und Einwegbatterie gleicher Baugröße nieder. Dort liegt eine Mignon Alkaline-Batterie (2700 mAh) im direkten kurzfristigen Vergleich vor einem Mignon Ni-MH Akku (1600 mAh).
Aber bereits nach 500 Ladezyklen hat der Akku eine nutzbare Kapazität von 800 000 mAh zur Verfügung gestellt.
Entsprechend der bereits erwähnten Vor- und Nachteile von Akkus und Batterien lassen sich die Einsatzbereiche klar definieren. Batterien sind ideal für Geräte mit geringem Stromverbrauch und/oder bei kurzen Betriebszeiten. Klassische Anwendungen sind zum Beispiel TV-Fernbedienungen, Taschenlampen oder Funktastaturen.
Akkus hingegen sind dann sinnvoll, wenn der Strombedarf hoch und/oder die Betriebszeiten lang sind. Deshalb werden zur Stromversorgung von Antriebsmotoren in Elektrowerkzeugen oder im Modellbaubereich gerne Akkus genutzt.
Ein PMR-Funkgerät mit vier Micro-Zellen (AAA), das nur hin und wieder genutzt wird, ist mit Batterien bestens bestückt. Beim täglichen Baustelleneinsatz hingegen sieht die Sache schon anders aus. Wir haben kurz überschlagen, unter welchen Bedingungen die Nutzung von Akkus sinnvoll ist.
Bei der Berechnung sind wir von einem durchschnittlichen Stromverbrauch von 150 mA (Empfangen/Senden = 50/250 mA) ausgegangen.
| Stromversorgung | Kapazität | Betriebszeit ca. | Angenommener Kaufpreis Preis für ein 4er Set | Mehrkosten im Vergleich zu Akkus ab: | Kosten für 50 Betriebsstunden* |
|---|---|---|---|---|---|
| Alkaline-Batterie |
610 mAh | 4,07 h /Batteriesatz |
4,00 CHF | 2,5 Batteriesätzen 10,18 Betriebsstunden |
49,14 CHF |
| NiMH-Akku |
800 mAh | 5,33 h /Ladung |
10,00 CHF | 10,00 CHF |
*Bei der Kostenermittlung haben wir lediglich die Anschaffungskosten berechnet. Die zusätzlichen Aufwendungen für den Nachkauf von Batterien bzw. das Nachladen der Akkus wurden nicht berücksichtigt.
Zusammenfassung:
- Auch wenn ein Akku mit 1,2 V eine geringere Spannung als eine Batterie (1,5 V) aufweist, sind viele Geräte für den Batteriebetrieb ohne nennenswerte Leistungseinbußen auch mit Akkus zu betreiben.
- Je länger die Betriebszeit des Verbrauchers, umso größer ist der Spareffekt.
- Bei Geräten mit langen Betriebszeiten, hohem Strombedarf und somit auch hohem Batterieverbrauch wird durch den Einsatz von Akkus die Entstehung von Sondermüll in Form von Altbatterien im großen Maße vermieden.
Weitere Vorteile von Akkus:
- Bei voll geladenen Akkus ist eine genau definierte Betriebszeit des Verbrauchers gewährleistet. Beim Betrieb mit bereits gebrauchten Batterien gibt es keine Information über die Restkapazität und niemand kann genau vorhersagen, wie lange die Batterien noch halten werden.
- Sollte ein Verbraucher nach dem Einsatz versehentlich nicht ausgeschaltet werden, brauchen Akkus nur wieder aufgeladen werden. Bei Batteriebetrieb muss der komplette Satz erneuert werden.
- Wenn ein Gerät nur zeitweise zum Einsatz kommt, können die dafür verwendeten Akkus zwischenzeitlich auch in anderen Geräten genutzt werden.
Dass Akkus vor der Inbetriebnahme erst geladen werden müssen, liegt an der Selbstentladung. Mit Conrad Endurance gelang es, diesen Prozess deutlich zu verlangsamen und so auf Einwegbatterie-Niveau zu bringen. Nach 6 Monaten stehen dem Anwender einer Conrad energy Endurance noch 90% und nach einem Jahr immer noch 85% des Anfangsniveaus der elektrischen Energie zur Verfügung.
Zum Vergleich: Ein Qualitätsakku besitzt nach 6 Monaten noch 75% und nach einem Jahr 0%. Nicht nur diese Zahlen verdeutlichen, wie vorteilhaft ein Conrad energy Endurance Akku ist. Entlädt und lädt man einen Conrad energy Endurance Akku einmal pro Woche, hätte der Akku theoretisch eine Lebensdauer von 19 Jahren. Somit decken Conrad energy Endurance die meisten Einsatzgebiete von Batterien und Akkus gleichermaßen ab.
Durch diese clevere Technologie ergeben sich zahlreiche weitere Vorteile:
- Sofort einsatzbereit
- Lange Lagerzeiten ohne große Energieverluste
- In allen gängigen Größen (Micro, Mignon, Baby, Mono, 9V Block) erhältlich
- Hohe Strombelastbarkeit für leistungsstarke Verbraucher
- Gute Leistungsfähigkeit auch bei niedrigen Temperaturen
- Umweltfreundlich und kostensparend, da bis zu 1000 Mal wiederaufladbar
- Können mit jedem handelsüblichen NiMH-Ladegerät geladen werden
Akkus mit der LSD-Technologie (Low Self Discharge) sind mittlerweile bei vielen Herstellern im Programm. Neben den Conrad energy Endurance gibt es noch die Panasonic eneloop, die VARTA Ready2use (Ready-to-Use) oder die DURACELL preCHARGED™, um nur einige zu nennen.
Viele Geräte benötigen zum Betrieb unbedingt Alkaline-Batterien mit einer Spannung 1,5 V/Zelle. Wenn nun anstelle der Batterien Nickel-Metallhydrid-Akkus (mit einer Spannung von 1,2 V/Zelle) verwendet werden, ist eine ordnungsgemäße Funktion nicht immer gewährleistet. Aufgrund der Unterversorgung von 20% wird der Einsatz von NiCd- bzw. NiMH-Akkus von einigen Geräteherstellern kategorisch abgelehnt oder sogar verboten.
Abhilfe schaffen in diesem Fall neuartige NiZn-Akkus, die eine Spannung von 1,6 V pro Zelle aufweisen. Dieser Akku-Typ wurde bereits vor über 100 Jahren von Thomas Alva Edison patentiert. Allerdings überlebten die ersten Akkus nur eine geringe Anzahl von Ladezyklen. Die Zinkelektrode wurde durch Passivierung sehr schnell unwirksam.
Erst in den letzten Jahren haben findige Akku-Techniker das Kunststück geschafft und den Akkus die erforderliche Zyklenfestigkeit “eingehaucht”. Die Verbraucher werden nun dank der cleveren Akku-Technologie ausreichend mit Spannung versorgt. Weil nicht ständig neue Batterien nachgekauft werden müssen, werden Umwelt und Geldbeutel gleichermaßen spürbar entlastet.
Übrigens: Bei korrekter Behandlung stehen die NiZn-Akkus im Bezug auf nutzbarer Kapazität und Zyklenfestigkeit den 1,2 V-Akkus in nichts nach. Allerdings gibt es die NiZn-Akkus lediglich in der Baugröße Micro und Mignon und zum Laden wird ein spezielles NiZn-Ladegerät benötigt.
Vorteile der Nickel-Zink-Akkus:
- Extrem langlebig – über 1000 Ladezyklen
- Nennspannung 1,6 V
- Problemloses Einsetzen in Kleingeräte
- Hohes Potential in industriellen Anwendungen dank niedriger Fertigungskosten
Verbraucher sind gesetzlich zur Rückgabe aller gebrauchten Batterien und Akkus verpflichtet. Eine Entsorgung über den Hausmüll ist untersagt! Informieren Sie sich zu gesetzlichen Verpflichtungen und Hilfestellungen zur fachgerechten Entsorgung von Batterien und Akkus, sowie einen Entsorungshinweis für Starterbatterien und Angaben zur Pfandpflicht und Rückgabe.
Akkus und Batterien sind aus unzähligen Bereichen des Lebens nicht mehr wegzudenken. Doch so selbstverständlich der alltägliche Umgang mit den mobilen Stromspeichern einerseits ist, so weit verbreitet sind andererseits auch die Mythen und das Halbwissen rund um die Energiezellen. Ob Berichte zu Behandlung, Pflege und Entsorgung, kursierende Internet-Meldungen über giftige Substanzen und explodierende Zellen oder vermeintlich clevere „Expertentipps“ für ein längeres Leben: Über Akkus und Batterien machen oft sehr widersprüchliche oder schlichtweg falsche Hinweise die Runde. Was ist wirklich dran an den hartnäckigsten Gerüchten?
Der „Memory-Effekt“
Der Mythos-Klassiker schlechthin ist die Geschichte vom sogenannten „Memory-Effekt“. Dieser besagt, dass ein NiCd-Akku einen Teil seiner Kapazität verliert und sich nicht mehr vollständig aufladen lässt, wenn er nicht komplett entladen und somit zu früh wieder aufgeladen wurde. Befindet sich im Akku also zu Beginn des Aufladevorgangs noch eine Restladung von 25 %, wird er sich beim nächsten Mal nur bis zu dieser 25-Prozent-Grenze entladen. In diesem Beispiel würde der Akku schließlich ein Viertel seiner Gesamtkapazität einbüßen. Was zugegeben früher noch beim Einsatz von Nickel-Cadmium-Akkus (NiCd) zu beobachten war, stimmt heute nicht mehr. Längst sind Nickel-Metall-Hydrid-Zellen (NiMH) Standard und diese Akkus kennen keinen „Memory-Effekt“. Auch Lithium-Ionen- und Lithium-Polymer-Akkus sind davon nicht betroffen. NiMH- als auch Lithium-Akkus reagieren vielmehr auf Über- und Tiefentladung extrem empfindlich. Daher sollte man für diese Akkutypen immer intelligente Ladegeräte verwenden, welche den Ladestrom bzw. die Ladespannung automatisch regeln.
Keller statt Kühlschrank
Moderne Ladestationen verhindern eine Überhitzung der Ni-MH Akkus, die den Energiezellen gar nicht gut bekäme. Denn grundsätzlich mögen es Akkus eher kühler. Jedoch sollte man seine Stromspeicher keineswegs wie verderbliche Lebensmittel lagern und dem sehr beliebten Tipp der Kühlschranklagerung Glauben schenken. Abgesehen davon, dass sich Akkus bei ca. 15 bis 17 °C ohnehin „am wohlsten“ fühlen, sorgen die sehr tiefen Temperaturen oder Minusgrade im Kühl- und Gefrierschrank für den Verlust der elektrischen Spannung. Ferner ist hier die Gefahr einer Kondenswasserbildung sehr groß und würde den Akku letztlich zerstören. Ergo ist ein trockener Keller der beste Lagerort für einen Akku
Lebensverlängernde Maßnahmen
Kühl gelagerte Akkus haben nachweislich tatsächlich eine höhere „Lebenserwartung“. Obwohl jede Energiezelle unabhängig von der Temperatur mit jedem Ladezyklus altert und an Leistung verliert, beschleunigen höhere Temperaturen diesen „Alterungsprozess“ zusätzlich. Das erklärt auch den wohl bereits von jedem Nutzer beobachteten Leistungsabfall eines typischen Notebook-Lithium-Akkus. Lagert dieser bei 25 °C, besitzt er nach einem Jahr nur noch 80% seiner ursprünglichen Ausgangsleistung. Dass gewöhnliche Betriebstemperaturen von etwa 45 °C die Lebensdauer dann nicht gerade verlängern, liegt auf der Hand. Daher sollte man z. B. zu Hause so oft wie möglich auf Netzbetrieb umschalten und dem Akku bis zum nächsten mobilen Einsatz eine kühle Ruhepause gönnen.
Heißes Gerücht
Angesichts der Tatsache, dass es Akkus und Batterien eher unterkühlt mögen, dürfte sich ein weiteres hartnäckiges Gerücht von ganz allein entlarven: Denn natürlich lassen sich leere Alkali-Mangan Batterien nicht wieder auf einer Heizung „fit“ machen. Statt die letzten minimalen Reserven aus dem kleinen Stromspeicher zu „kitzeln“, besteht vielmehr die Gefahr einer Überhitzung sowie des Aufreißens der Hülle. Und da Einwegbatterien in der Regel mit Nickel- und Alkalilösungen befüllt sind, könnten ätzende Stoffe und entzündbare Gase freiwerden. Finger weg von diesem „explosiven Tipp!“
Explosive Geschichten
Explosionen werden vielmehr mit Lithium-Akkus in Verbindung gebracht. Immer wieder gibt es „glaubwürdige“ Berichte aus dem Bekanntenkreis oder „Live-Mitschnitte“ auf Videoportalen im Internet, die diese explodierenden Mobiltelefon- und Notebook-Akkus angeblich belegen wollen. Doch Vorsicht: Sicherlich kann es aufgrund von Produktionsmängeln bei ungeprüften Billigprodukten oder Manipulationen zu beschädigten Akkuzellen und damit theoretisch zu einer Explosion kommen. Jedoch ist diese mehr als unwahrscheinlich, da moderne Akkus über eine Temperaturkontrolle verfügen, die eine Überhitzung oder gar Schlimmeres verhindert.