Richtiger Umgang mit Akkus

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1 Nutzungsbedingungen! Die Bereitstellung von Themen-Informationen ist ein Service der Firma REICHELT ELEKTRONIK e.kfr. Für die Richtigkeit der Angaben und Informationen wird ausdrücklich keine Haftung übernommen. Bei Nutzung sind Sie als Anwender verpflichtet die Richtigkeit über dritte Quellen zu verifizieren. Schadensersatzforderungen werden von uns ausdrücklich widersprochen. Alle Rechte liegen bei REICHELT ELEKTRONIK oder bei den jeweiligen Inhabern. Veröffentlichungen (auch auszugsweise) sind ausdrücklich untersagt. Richtiger Umgang mit Akkus Hersteller versprechen für Akkus bis zu 1000 Wiederaufladezyklen, jedoch wird dies in erster Linie unter Laborbedingungen erreicht. Inwieweit diese Lebensdauer auch im täglichen Einsatz erreicht wird, hängt in großem Maße von der pfleglichen Behandlung der Akkus und von der Auswahl des Ladegerätes ab. Die Nennspannung einer NiCd-/NiMh-Zelle beträgt 1,2Volt. Es wird in Rundzellen und prismatischen Zellen (Quaderform) unterschieden. Für möglichst hohe Energiedichte sprechen die Rundzellen, - für ein platzsparendes Gerätedesign die prismatischen Zellen. Tiefentladung Durch die vollständige Entladung eines Akkus wird dieser dauerhaft zerstört. Ein Wiederaufladen ist dann nicht mehr möglich. Die Tiefentladung muss daher unbedingt vermieden werden. Benutzen Sie einen Akku in einer Schaltung ohne Tiefentladeschutz, so müssen Sie darauf achten, dass die Akkus rechtzeitig entnommen und wiederaufgeladen werden. NiCd, NiMh-, LiIon-Zellensysteme Die gängigsten Systeme für Akku-Zellen sind Ni-Cd, Ni-Mh und Li-Ion. Während NiMh und NiCd-Akkus sich prinzipiell gegenseitig ersetzen können, setzen Li-Ion-Akkus speziell konzipierte Applikationen voraus. Nickel-Cadmium-Akkus (NiCd-Akkus) mit Sinterzellen werden aufgrund des geringen Innenwiderstandes für Einsatzzwecke verwendet, wo hohe Ströme fließen. So werden sie als Akkupacks im Modellbau und in Maschinen noch sehr häufig verbaut. Darüber hinaus sind sie auch bei sehr niedrigen Temperaturen noch gut geeignet. Dafür weisen sie in der Regel geringere Kapazitäten als Nickel-Metallhydrid-Akkus (NiMh-Akkus) auf. Negativ wirkt sich der unten beschriebene Memory-Effekt wie auch der umweltbelastende Anteil an Cadmium aus. Bei Nickel-Metallhydrid-Akkus ist dagegen der negativ wirkende Memory-Effekt kaum vorhanden. Somit ist kein Entladen vor dem Laden notwendig. Darüber hinaus bieten NiMh-Zellen mehr als 100% höhere Kapazität als NiCd-Akkus. Negativ ist zu vermerken, dass die Zellen hitzeempfindlicher beim Laden als NiCd-Systeme sind. Lithium-Ionen-Akkus bieten in Bezug auf Volumen und Gewicht die höchste Energiedichte und sind daher ideal für ein platzsparendes Gerätedesign und hohe Strombelastung. Da sie nicht spannungskompatibel zu anderen Zellensystemen sind, wird aufgrund der eigenen Charakteristik ein spezielles Ladegerät benötigt. Ebenso wird wegen des kritischen Reaktionsverhaltens der Lithium-Zellen ein Chip mit entsprechendem Ladeund Entlademanagement integriert. Somit sind Lithium-Zellen in der Regel nur für speziell konzipierte Anwendungen einsetzbar. Memory-Effekt Werden Nickel-Cadmium-Akkus (NiCd-Akkus) häufig nur teilweise entladen und dann wieder aufgeladen, sinkt die Kapazität der Akkus, - sie versagen dann schon frühzeitig ihren Dienst. Diese Akkus sollten deshalb immer vollständig entladen werden. Ist dies durch den regulären Betrieb nicht möglich, so sollte auf jeden Fall ein Ladegerät mit Entladefunktion gewählt werden. Bei diesem Gerätetyp wird der Akkus auf Knopfdruck erst vollständig entladen um dann automatisch in den Ladebetrieb umzuschalten. Geräte, bei denen die Akkus ständig durch ein integriertes Netzteil geladen werden (wie z.b. Schnurlostelefone), sollten auf jeden Fall mit Nickel-Metallhydrid-Akkus (NiMh-Akkus) ausgerüstet werden. Bei diesem Akkutyp tritt der Memory-Effekt nur in geringstem Maße auf (er heißt dann Lazy-Battery-Effekt) und die Kapazität steht immer entsprechend der Ladung zur Verfügung. Aus diesem Grund brauchen NiMh-Akkus vor dem Ladevorgang nicht immer extra entladen zu werden. Das erste Laden Ab Werk gelieferte Zellen sind in der Regel nur zum Teil vorgeladen und müssen vor Gebrauch noch vom Anwender geladen werden. Die erste Ladung sollte mit nur geringem Ladestrom erfolgen (1/10 der

2 Nennkapaziät). Die volle Nennkapazität wird erst nach 5 10 vollständigen Lade- und Endladezyklen erreicht. Da in dieser ersten Zeit von einigen Geräten der Ladeschluss nicht richtig erkannt wird, empfiehlt es sich anfangs eine Zeitschaltuhr dazwischen zu schalten oder die Temperatur öfter zu kontrollieren. Selbstentladung In der Regel verlieren Akkus innerhalb von drei Monaten etwa 80% ihrer Ladung. Diese Selbstentladung hat jedoch keinerlei schädigende Wirkung auf die NiCd/NiMh-Zellen. Auch wenn ein Akku seine ganze Energie durch Selbstentladung verloren hat, so kann er normal aufgeladen werden und ist wieder voll betriebsfähig. Die Akkus sollten jedoch auf keine Fall schnell geladen, sondern mit geringem Ladestrom geladen werden (1/10 der Nennkapazität). Zellengrößen Die Größenangaben können je nach Hersteller in gewissen Toleranzen abweichen. Ø x Höhe (ca.) 2/3 A 16,5 x 28,0 mm 4/5 A 16,5 x 42,5 mm 4/3 A 16,5 x 67,0 mm A 16,5 x 49,5 mm 1/3 AA 14,0 x 17,0 mm 2/3 AA 14,0 x 27,7 mm 4/5 AA 14,0 x 42,5 mm 5/4 AA 14,0 x 64,5 mm AA Mignon 14,0 x 50,0 mm Ø x Höhe (ca.) 7/5 AF 17,0 x 66,5 mm 2/3 Sub-C 22,5 x 26,0 mm 4/5 Sub-C 22,5 x 33,0 mm 5/4 Sub-C 22,5 x 49,5 mm Sub-C SUB-C 22,5 x 43,0 mm C Baby 25,5 x 49,5 mm 1/2 D 32,2 x 36,5 mm D Mono 32,5 x 60,5 mm 1/3 AAA 10,5 x 13,7 mm 2/3 AAA 10,5 x 29,0 mm AAA Micro 10,5 x 44,5 mm 2/3 AF 17,0 x 28,5 mm 4/5 AF 17,0 x 43,0 mm F Lady 9-Volt-Block 33,0 x 90,0 mm 11,5 x 29,5 mm 26x 48x 17 mm Praktische Hinweise zu Akkus Akkus die längere Zeit gelagert wurden, dürfen auf keine Fall schnell geladen werden. Bei Temperaturen unter 5 C darf keine Schnellladung durchgeführt werden. Vermeiden Sie Tiefentladung Vermeiden Sie das Kurzschließen von Batterien. Die Gefahr des unbeabsichtigten Kurzschließens ist besonders bei Akku-Packs sehr groß (9-Volt-Blöcke und Zellen mit Lötfahnen). Es werden nicht nur die Zellen zerstört, sondern durch die Funkenüberschläge kann es auch zu einem Brand kommen. Akkus dürfen unter keinen Umständen ins Feuer geworfen werden. Verwenden Sie nur Ladegeräte, die für den Typ und die Kapazität der Batterie geeignet sind. Dauerndes Überladen verkürzt die Lebensdauer der Akkumulatoren. Batterieverordnung Ab dem 1.Oktober 1998 dürfen nach der neuen Batterieverordnung verbrauchte Gerätebatterien nicht mehr in den Hausmüll. Der Verbraucher muss sie an den Handel oder an die bekannten Sammelstellen der Kommunen zurückbringen, damit sie anschließend sortiert, ordnungsgemäß beseitigt oder schadlos verwertet werden können. Sie als Kunde können Ihre verbrauchten Batterien unabhängig von der Marke, Kaufort oder Typ wieder zurückgeben und in die dafür vorgesehenen Sammelbehälter einwerfen. Die weitere Abwicklung und Verwertung wird von der Stiftung Gemeinsame Rücknahmesystem Batterien (GRS-Batterien) übernommen. Weiterführende Informationen erhalten Sie unter

3 Ladetechnik Aufgrund der in den letzten Jahren enorm gestiegenen Akkukapazitäten und nicht zuletzt aufgrund der vom Anwender geforderten immer kürzeren Ladezeiten werden an die Ladetechnik sehr hohe Anforderungen gestellt. Die Lader der ersten Generation mit 50 ma Ladestrom bräuchten Tage, um die modernen Akkus aufzufüllen. Ladezeit Die Berechnung der Ladezeit ergibt sich aus der Akkukapazität und dem Ladestrom. Nennkapazität des Akkus = Ladezeit in Stunden Ladestrom des Ladegerätes Wegen thermischer Verluste werden noch einmal % zugegeben. Eine über diese Ladezeit hinausgehende Ladung kann den Akku dauerhaft schädigen. Das Problem hierbei ist jedoch, dass man die Restladung des Akkus nicht genau ermitteln kann. Nur bei komplett entladenen Akkus ist der Anfangszustand eindeutig und durch die genaue Definition von Ladestrom und Ladezeit bei bekannter Nennkapazität wird eine optimale Ladung des Akkus gewährleistet. Hierfür bieten einige Ladegeräte eine Entladefunktion an, um per Tastendruck den Akku vollständig zu entladen. In der Regel schaltet das Ladegerät danach automatisch in den Ladevorgang mittels Timerüberwachung um. -Delta-U-Ladeverfahren Bei diesem Ladeverfahren wird mittels einer intelligenten Elektronik der Spannungsverlauf der Zelle beim Ladevorgang überwacht. Bei Erreichen des Lademaximums nimmt die Akkuspannung durch die einsetzende Gasung und zunehmende Erwärmung wieder ab. Dieser Spannungseinbruch wird vom Ladegerät ausgewertet, um den Ladevorgang abzuschalten. Für den Fall, dass der Spannungseinbruch vom Ladegerät nicht eindeutig erkannt wird, bieten einige Geräte eine zusätzliche Timerabschaltung als 2. Sicherheitsstufe. Darüber hinaus bieten einige Ladegeräte als 3. Sicherheitsstufe eine Temperaturüberwachung der Zellen. Bei Überschreiten der kritischen Temperatur wird der Ladevorgang unterbrochen. Diese Technik wird vorwiegend bei kürzesten Ladezeiten und hohen Ladeströmen eingesetzt. Im Übrigen erkennen ältere nur für NiCd-Akkus ausgelegte Geräte den Spannungseinbruch bei NiMh-Akkus nicht immer korrekt. Aktuelle Ladegeräte sind jedoch für beide Akkutypen problemlos einsetzbar. Einzelschachtüberwachung Durch die unterschiedlichen Zellengrößen und Nennkapazitäten sowie durch die vorhandenen Ladungsunterschiede ist jeder Akku als Individuum zu betrachten. Dem entsprechend sollte jeder Ladekanal einzeln überwacht und gesteuert werden. Durch diese Controller-/Prozessorsteuerung ist eine optimale Pflege der Akkus gewährleistet. Bei Anwendungen, in denen ständig die gleichen Zellengrößen mit gleichen Ladegrößen eingesetzt werden (z.b. Digitalkameras), wird zu Teil aus Kostengründen auf Ladegeräte mit paarweiser Schachtüberwachung ausgewichen. Selbstentladung Akkus entladen sich bei Nichtbenutzung und können daher nicht mehr in ihrer vollen Ladekapazität genutzt werden. Komfortable Ladegeräte haben deshalb eine sogenannte Erhaltungsfunktion. Durch diesen Impulslademodus (Trickle-ChargeI) wird garantiert, dass die Akkus ihren vollen Energiegehalt beibehalten und nach dem Ladevorgang bis zum Gebrauch im Ladegeräte verbleiben können. Komfortable Ladegeräte erkennen selbst die eingesetzte Zellenchemie (NiCd bzw. NiMh) sowie die eingelegte Zellengröße (Mignon, Micro, Mono etc.) und stellen den Ladestrom darauf ein. Auf Akkupacks ausgerichtete Ladegeräte erkennen darüber hinaus automatisch die angeschlossene Zellenanzahl. Refreshing-Funktion Als zusätzliches Komfortmerkmal sei hier noch die automatische Refresh-Funktion angeführt, die einige High- End-Ladegeräte anbieten. Hier wird nach dem Einlegen ein Akku-Schnelltest durchgeführt. Individuell wird für

4 jeden eingelegten Akku bei Bedarf ein Refreshing-Programm der durch Memory-Effekt oder Überlagerung vorgeschädigter Akkus durchgeführt. Während dieser Refresh-Funktion wird die Akku-Charakteristik überprüft und ein Revitalisierungsprogramm mittels Lade-/Endlade-Impulsen gestartet. Im Anschluss daran erfolgt die Schnellladung und microcontroller gesteuerte Überwachung des Ladezustands. Das Refreshing Programm selektiert automatisch defekte Akkus. Ebenso wird bei diesen Ladern erkannt, wenn Alkaline Batterien eingelegt wurden. In diesem Fall wird der entsprechende Ladeschacht abgeschaltet. Aus Sicherheitsgründen dürfen Alkaline Batterien nicht in Ladern eingelegt werden, die diese Sicherheitsfunktion nicht aufweisen. Es besteht Explosionsgefahr /2004

5 FAQs Häufig gestellte Fragen zur Akku-Technik. Kann ich NiCd-Akkus einfach gegen NiMH-Akkus austauschen? Ja. Der Umstieg auf die neuere, leistungsstärkere und umweltfreundlichere NiMh-Technologie ist problemlos möglich und empfehlenswert. Welche Vorteile hat NiMH gegenüber NiCd? NiMH speichert je nach Zellgröße und art bis zu 100% mehr Energie als NiCd. Es tritt kein Memory-Effekt auf. Die Lebensdauer ist aufgrund des weniger häufigen Ladebedarfs länger. Es ist kein Cadmium enthalten. Gibt es auch Vorteile von NiCd? NiCd-Akkus sind besser geeignet für Anwendungen, die hohe Ströme benötigen (z.b. Video-Leuchten). Der innere Widerstand ist bei hohen Belastungen geringer als bei den NiMh-Akkus. Bei tiefen Temperaturen ist der Wirkungsgrad von NiCd-Akkus höher. Sie sind preiswerter. Werden beide Techniken benötigt oder wird sich eine Technik durchsetzen) Die neue NiMH-Technologie kommt mit den deutlichen Vorteilen gegenüber NiCd, einer idealen Batterie schon einen deutlichen Schritt näher und kann daher sicher als zukunftsweisend angesehen werden. Dennoch kann bereits aus heutiger Sicht gesagt werden, dass NiMh Die NiCd-Technologie nie ganz ersetzen wird. Die Einsatzfähigkeit von NiCd ist im speziellen bei höheren Strömen als auch bei tiefen Temperaturen als größer anzusehen. Können Akkus bei weniger als 1,2V nicht in Geräten verwendet werden, in denen man eine alkalische Batteriezelle von 1,5 V verwendet? Das stellt im allgemeinen kein Problem dar. Die alkalischen Batteriezellen haben eine Spannung, die nur am Anfang hoch ist, aber diese Spannung verringert sich schnell, um am Ende das Niveau eines wiederaufladbaren Akkus zu erreichen. Die wiederaufladbaren Akkus haben eine konstantere Spannung. Zu welchen Geräten passen wiederaufladbare Akkus am besten? Die wiederaufladbaren Akkus passen gut zu fast allen Geräten, die viel Energie in wenig Zeit benötigen: tragbare CD-Player, elektronische Spiele, verschiedene Haushaltsgeräte, professionelle Fotoapparate etc. Die wiederaufladbaren Akkus sind nicht empfehlenswert, wenn man das Gerät nicht oft benutzt (z.b. Personenwaage oder Wanduhr). Aufgrund der Selbstentladung von Akkus (80% in drei Monaten) ist hier der Einsatz einer Primärzelle vorzuziehen. In welchem Ladezustand werden Akkus ausgeliefert? Akkuzellen werden grundsätzlich während der Produktion geladen, um ihre Funktionsfähigkeit prüfen zu können. Je nachdem, wie viel Zeit von der Produktion einer Zelle bis hin zum Verkauf über den Ladentisch verstreicht, verliert der Akkus seine Ladung. Vor dem ersten Einsatz ist der Akku zu laden. NiCd-Akkus sollten zuvor einladen werden, damit kein Memory-Effekt eintritt. Wie pflegt man einen Akku? Das hängt vom System ab. Ein NiCd-Akku muss z.b. vor jedem Laden immer gründlich entladen werden. Dazu verwendet man am besten ein Ladegerät mit Entladefunktion. Allen Akkus tut gelegentliches Zyklen gut: Dabei werden die Akkus mehrmals hintereinander völlig entladen und wieder aufgeladen. Dadurch wird die durch Memory-Effekt und Lazy-Battery-Effekt eingeschränkte Leistungsfähigkeit wiederhergestellt. Dürfen Zellen beim Laden heiß werden? Nein. Das Laden in Schnellladegeräten dauert ca. 1-2 Stunden. Der relativ hohe Strom des Schnellladegerätes erfordert allerdings eine besonders zuverlässige Abschaltung, sobald die Volladung erreicht ist. Wie lange darf ich meine Akkus im Ladegerät lassen? Bei modernen, elektronisch gesteuerten Ladegeräten besteht keine Gefahr, wenn Sie die Akkus über längere Zeit im Gerät lassen. Sie schalten bei Vollladung ab oder schalten auf eine geringe Erhaltungsstromstärke um. In einem Ladegerät ohne zuverlässige Abschaltung können die Akkus jedoch beschädigt oder zerstört werden, wenn sie nicht rechtzeitig herausgenommen werden.

6 Spielt die Umgebungstemperatur beim Laden eine Rolle? Ja. Akkus sollten idealerweise bei Raumtemperaur geladen werden. Die Hersteller empfehlen einen Temperaturbereich von 15 bis 30 C einzuhalten. Hat ein neuer Akku sofort seine volle Kapazität zur Verfügung? Nein. Ein neuer Akku erreicht erst nach ein paar Lade-/Entladezyklen seine volle Kapazität. Die geladene Kapazität hängt darüber hinaus von sehr vielen Umgebungsbedingungen ab, so dass ein Optimum nicht zu jeder Zeit erreicht werden kann. Ist der Akku nach einer Tiefentladung kaputt? Nicht unbedingt. In vielen Fällen kann der durch mehrfaches Zykeln wieder zum Leben erweckt werden. Das heißt, der Akkus wird mehrmals hintereinander entladen und wieder geladen. Wie schnell wird ein Akku geladen? Dies hängt vom jeweils verwendeten Ladegerät ab: Je höher der Ladestrom des Ladegerätes, desto schneller ist der Akku voll. Das Normalladen dauert ca. 10 bis 16 Stunden. Schnellladen geht in etwa 2 bis 3 Stunden, Ultraschnellladen kann die Akkus schon ab 30 Minuten wieder füllen. Genauere Hinweise bieten die Betriebsanleitungen der Ladegeräte. Was ist ein Delta-U-Ladeverfahren? Eine intelligente Ladeschaltung, die präzise das Ladeende erkennt und auf Erhaltungsladung umschaltet. Wie hoch ist die Selbstentladung eines Akkus? In der Regel verlieren Akkus innerhalb von drei Monaten etwa 80% ihrer Ladung. Die Selbstentladung hängt von der Umgebungstemperatur ab. Je höher die Temperatur, desto größer ist die Selbstentladung über die Zeit. Was ist Zykeln? Zykeln ist eine Art Kur für den Akku: Er wird 2 bis 3 mal hintereinander entladen und wieder aufgeladen. Dadurch enthält er wieder die Kapazität zurück, die vor dem sogenannten Memory/Lazy-Battery-Effekt hatte. Regelmäßiges Zykeln empfiehlt sich für Akkus aller Systeme. Auch bei neuen Akkus, deren Lagerzeit und Ladezustand nicht bekannt ist, kann 2 bis 3-maliges Zykeln sinnvoll sein. Was ist ein Lazy-Battery-Effekt? Bei NiMH-tritt der Memory-Effekt wie er von NiCd-Zellen her bekannt ist nur in einem fast unwesentlichen Maße auf. Bei der NiMH-Technologie nennt man diesen Effekt dann Lazy-Battery-Effekt. Soll man die Akkus bei längerer Nichtbenutzung aus dem Gerät nehmen? Ja. Auch im ausgeschaltetem Gerät kann ein geringer Strom fließen, der nach längerer Zeit zu einer Tiefentladung führt, die dem Akku schadet und ihn im Extremfall zerstört. In welchem Zustand sollten Akkus gelagert werden? Da Akkus innerhalb von mehreren Monaten ihre Ladung verlieren, ist es bei NiCd- und NiMH-Akkus prinzipiell egal, in welchem Zustand sie gelagert werden. Bei längerer Lagerung (länger als ein halbes Jahr) sollte ein Ni- MH-Akku jedoch im vollgeladenen Zustand gelagert werden. Zudem sollte er alle 12 Monate mindestens einmal geladen werden. Im Gegensatz dazu besitzen Li-Ion-Akkus eine aktive Elektronik, deren Stromverbrauch den Akku im Laufe der Zeit restlos entlädt. Deshalb müssen Lithium-Ionen-Akkus generell geladen gelagert werden und spätestens nach 12 Monaten wieder nachgeladen werden, sonst kann der Akku zerstört werden /2004