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Tipps zum Umgang mit wiederaufladbaren Batterien

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Wiederaufladbare Batterien sind inzwischen weit verbreitet. Um eine gute Lebensdauer zu erreichen, sollte man allerdings gewisse Dinge beachten; hierbei hilft dieser Ratgeber.

Ladegerät für NiMH-Akkus

Abbildung 1: Ein elektronisches Ladegerät mit vier NiMH-Akkus.

An vielen Stellen im Haushalt werden heute wiederaufladbare Batterien eingesetzt. Einige Geräte wie Mobiltelefone (Handys) und tragbare Computer (Notebooks und Tablets) werden praktisch immer mit einem Akkumulator geliefert. (Die Grundlagen hierfür finden Sie in unserem Lexikon-Artikel über Akkumulator.) Bei kleinen Digitalkameras (Kompaktkameras), Taschenlampen und viele anderen Geräten hat man dagegen die Wahl, ob man gewöhnliche Batterien oder wiederaufladbare Batterien Akkumulatoren einsetzt. In jedem Fall ist es schön, dass solche Akkus sehr oft wieder aufgeladen werden können, man also nicht ständig neue Batterien kaufen muss. Jedoch funktioniert in der Praxis nicht immer alles problemlos, insbesondere wenn man gewisse häufig verbreitete Fehler macht. Im Folgenden soll erläutert werden, wie man am besten mit Akkus verschiedener Art umgeht. Die erste Frage ist freilich:

Soll man bzw. kann man überhaupt aufladbare Batterien verwenden?

Oft lohnt sich die Verwendung aufladbarer Batterien nicht, oder Geräte funktionieren damit gar nicht.

Kleingeräte, die auch mit gewöhnlichen nicht wiederaufladbaren Batterien arbeiten – z. B. mit den üblichen 1,5-V-Zellen in den Größen AA (Mignon), AAA (Micro), C (Micro) oder D (Mono) –, können meistens auch mit aufladbaren Batterien betrieben werden – aber nicht immer. Ein Problem kann sein, dass die üblichen Nickel-Metallhydrid-Akkus (genauso wie die früher oft verwendeten Nickel-Cadmium-Akkus) eine deutlich niedrigere Nennspannung von nur 1,2 V haben. Wenn man die volle Kapazität nutzen möchte, muss man die Spannung bis zu einer Entladeendspannung von ca. 1,0 V absinken lassen. Manche Geräte arbeiten damit gerade noch, etliche werden aber schon bei ca. 1,2 V nicht mehr richtig funktionieren. Dann kann man den Eindruck haben, der Akku halte nur ganz kurze Zeit durch – dabei könnte er noch viel Ladung abgeben, nur eben nicht auf einem für das Gerät ausreichend hohen Spannungsniveau. Leider erfährt man von den Geräteherstellern meist nicht, wie viel Batteriespannung ein Gerät mindestens braucht, muss es also selbst ausprobieren.

Die Selbstentladung ist bei Akkus meist wesentlich stärker als bei einfachen Batterien.

Auch wenn das Gerät läuft, muss der Einsatz eines Akkus nicht immer sinnvoll sein. Wenn eine gewöhnliche Batterie ein Jahr lang durchhält, wird sich die Anschaffung eines viel teureren Akkus kaum lohnen können. Zudem wird ein gewöhnlicher Akku in dieser langen Zeit viel Energie durch Selbstentladung verlieren; er müsste dann also öfters nachgeladen werden (z. B. alle zwei oder drei Monate). Allenfalls Typen mit besonders geringer Selbstentladung würden wenigstens dieses Problem vermeiden. Aber auch dann erreicht der Akku über seine Lebensdauer nur wenige Ladezyklen, da er auch mit geringer Belastung über die Jahre altert.

Viel Strom brauchende Geräte sind gute Kandidaten für den Betrieb mit Akkus.

Wenn ein Gerät dagegen einerseits mit relativ niedrigen Spannungen zurechtkommt und andererseits eine recht hohe Stromaufnahme hat, ist die Verwendung eines Akkus sehr sinnvoll. Hier kann es sogar sein, dass ein Akku mit einer Ladung deutlich länger durchhält als eine nicht wiederaufladbare Batterie – selbst wenn seine Kapazität gar nicht höher ist. Dies liegt daran, dass eine gewöhnliche Batterie einen höheren Innenwiderstand hat (vor allem wenn sie nicht mehr neu ist), so dass ihre Spannung bei starker Strombelastung erheblich einbricht und das Gerät dann nicht mehr richtig funktioniert. Misst man dann die Spannung der unbelasteten Batterie, erscheint diese u. U. noch ganz normal, und man könnte sich wundern, dass sie im Gerät doch nicht mehr funktioniert. Akkus sind hier meist besser – sie haben eine wesentlich höhere Strombelastbarkeit.

Natürlich ist es ökonomisch und ökologisch immer wesentlich günstiger, Geräte über ein Netzteil direkt mit Energie aus dem Stromnetz zu versorgen, da die Herstellung von Batterien sehr energieaufwändig ist.

Was bedeutet die Kapazität eines Akkus, und wovon hängt sie ab?

Die Kapazität eines Akkus ist die Ladungsmenge, die ein anfangs voll geladener Akku abgeben kann, bis er den vorgesehenen Entladungszustand (erkennbar an der Entladeendspannung) erreicht hat. Sie wird meist in Amperestunden (Ah) bzw. Milliamperestunden (1 mAh = 0,001 Ah) angegeben. Beispielsweise bedeutet eine Kapazität von 800 mAh, dass der Akku 800 Stunden lang 1 mA abgeben könnte, oder auch 8 Stunden lang 100 mA.

Durch Multiplikation der Kapazität mit der durchschnittlichen Entladespannung erhält man die abrufbare Energiemenge. Beispielsweise bedeuten eine Kapazität von 50 Ah einer 12-V-Autobatterie, dass man eine Energiemenge von 50 Ah · 3600 s/h · 12 V = 2,16 MJ = 0,6 kWh entnehmen könnte.

Die Kapazität eines Akkus hängt in erster Linie von seiner Größe und Bauart ab, ebenfalls von der gelieferten Spannung: Beispielsweise bedeutet eine doppelt so hohe Spannung, dass entsprechend mehr Zellen in Reihe geschaltet werden, sodass die Kapazität entsprechend geringer ausfällt, die lieferbare Energiemenge jedoch etwa gleich bleibt.

Eine besonders hohe Kapazität eines Akkus bedeutet nicht unbedingt eine hohe Qualität, sondern kann auch mit negativen Eigenschaften einhergehen!

Bei Akkus mit nur einer Zelle in einer bestimmten Größe und Bauart – beispielsweise 1,5-V-Nickelmetallhydrid-Akkus im AA-Format – hängt die Kapazität nur mäßig vom verwendeten Fabrikat ab. Eine besonders hohe Kapazität eines Produkts muss nicht unbedingt eine hohe Qualität bedeuten, sondern kann auch Resultat einer einseitigen Optimierung zulasten anderer Eigenschaften wie beispielsweise der Lebensdauer oder der Selbstentladerate sein.

Während der Benutzung kann die Kapazität eines Akkus allmählich abnehmen – vor allem bei schlechter Behandlung; mehr dazu weiter unten.

Wann soll ich den Akku laden?

Wenn wir beispielsweise unterwegs eine Digitalkamera verwenden, könnten wir im Prinzip ihren Akku jedes Mal nach Gebrauch wieder aufladen. Das hat allerdings zwei Nachteile:

Von daher wäre es besser, den Akkus jeweils direkt vor Gebrauch zu laden. Das hat freilich den Nachteil, dass man es leicht vergessen kann, den Akku rechtzeitig zu laden. Ein Kompromiss kann sein, den Akku nach Gebrauch teilweise nachzuladen und vor Gebrauch dann nochmals nachzuladen.

Akkus nur teilweise nachzuladen, oder bereits nach Teilentladung nachzuladen, ist nicht so ungünstig, wie oft behauptet wird.

Bei Nickel-basierten Akkus gibt es zusätzlich noch das (häufig überschätzte) Problem des Memory-Effekts (v. a. bei NiCd) und der Batterieträgheit (NiMH), wenn der Akku häufig vor dem Laden nur teilentladen wird. Allerdings sollte man die Teilentladung trotzdem nicht fürchten. Zunächst einmal sind diese Effekte in der Praxis nicht allzu stark. (Oft werden andere Probleme fälschlich als Memory-Effekt interpretiert.) Hinzu kommt, dass diese Effekte wieder verschwinden, wenn ein Akku ein- oder mehrmals komplett entladen wird. Und die längste Lebensdauer erreicht man, wenn der Akku meist weder ganz entladen noch voll geladen wird. Mit dieser Strategie erreicht z. B. Toyota bei Prius-Hybridfahrzeug eine sehr lange Lebensdauer der Hybridbatterie (ein NiMH-Akku). Fazit: Es ist meistens nicht notwendig, den Akku vor dem Laden nochmals komplett zu entladen (was gewisse Ladegeräte tun). Am besten ist es, meistens eine Teilentladung und auch nur eine teilweise Ladung vorzunehmen, ab und zu aber den Akku ganz zu entladen und wieder aufzuladen.

Übrigens, bei Bleiakkus oder Lithium-Akkus gibt es keinen Memory-Effekt oder Ähnliches; hier schadet eine Teilentladung also ohnehin nicht – eher im Gegenteil.

Lithium-Ionen-Akkus altern wesentlich schneller, wenn sie voll geladen sind! Tiefentladungen sind freilich noch schlimmer.

Leider laden viele Notebooks den Lithium-Ionen-Akku immer voll auf, wenn sie mit Netzteil betrieben werden. Wenn das Notebook längere Zeit nur am Netz betrieben wird, wird damit die Akkulebensdauer unnötig reduziert. Übrigens ist es bei Notebooks sinnvoll, den Akku gelegentlich (z. B. einmal jährlich) stark zu entladen, damit die Ladeelektronik wieder besser über den tatsächlichen Ladezustand orientiert ist; man nennt diesen Vorgang eine Kalibration.

Was ist die richtige Ladezeit?

Ein geeignetes Ladegerät beendet die Ladung (und stellt evtl. auf eine Erhaltungsladung mit sehr geringer Stromstärke um), wenn ein Akku voll geladen ist. Die dazu benötigte Ladezeit wird natürlich umso geringer, je höher die Stromstärke beim Laden gewählt wird. Eine verkürzte Ladezeit ist oft praktisch, kann die Lebensdauer eines Akkus jedoch reduzieren. Außerdem kann der Energieaufwand etwas ansteigen, da zum schnelleren Laden eine etwas höhere Ladespannung benötigt wird. Deswegen sollten beispielsweise die Batterien von Elektroautos nur dann einer Schnellladung unterzogen werden, wenn dies wirklich nötig ist.

Vermeiden Sie jede Tiefentladung

Was die meisten Akkus gar nicht mögen (egal ob Blei-, Nickel- oder Lithium-Akkus), sind Tiefentladungen. Damit ist eine Entladung gemeint, die deutlich über das vorgesehene Maß hinaus geht, sodass die Spannung der Batterie stark unter die Nennspannung abfällt. Wenn beispielsweise eine Akku-Taschenlampe nicht mehr gut leuchtet, sollte man auf keinen Fall die Lampe eingeschaltet lassen, bis sie gar nicht mehr leuchtet. Wenn es doch einmal zu einer recht starken Entladung kommt, sollte man den Akku so schnell wie möglich wieder laden, zumindest teilweise. Bei manchen Akkus (v. a. Lithium-Akkus) ist freilich bereits nach einmaliger Tiefentladung nichts mehr zu machen.

Etliche akkubetriebene elektronische Geräte verfügen über eine eingebaute Unterspannungsabschaltung als Tiefentladeschutz: Das Gerät wird automatisch rechtzeitig abgeschaltet, um die Tiefentladung zu vermeiden. Vor allem bei Lithium-Akkus sollte eine solche Elektronik unbedingt eingesetzt werden. Dies ist beispielsweise bei Mobiltelefonen normalerweise der Fall.

Man beachte, dass auch bei langer Lagerung ohne regelmäßiges Nachladen eine Tiefentladung auftreten kann (siehe unten).

Akkus richtig lagern

Darüber, in welchem Ladezustand Akkus gelagert werden sollen, gibt es viel Verwirrung – weil nämlich das richtige Vorgehen stark vom Akku-Typ abhängt:

Was für Bleiakkus richtig ist – Lagerung im voll geladenen Zustand – ist bei Lithium-Akkus gerade falsch!

Grundsätzlich sind hohe Lagertemperaturen ungünstig. Lagern bei Zimmertemperatur ist in Ordnung, Lagern im Keller oder im Kühlschrank noch besser (obwohl Akkus im Betrieb bei niedrigen Temperaturen meist weniger leistungsfähig sind). Ein großer Vorteil niedriger Temperaturen ist auch, dass die Selbstentladung dann geringer ist, so dass das Nachladen dann weniger häufig notwendig ist. Ganz schlecht ist es vor allem für Geräte mit Lithium-Akku, sie im Sommer im Auto zu lassen, wo es manchmal sehr heiß werden kann; dies kann unter Umständen zur Zerstörung eines solchen Akkus führen, möglicherweise sogar zu Schäden im Fahrzeug.

Welches Ladegerät ist geeignet?

Entscheidend ist es auf jeden Fall, ein für den jeweiligen Batterietyp und die Batteriegröße geeignetes Ladegerät zu verwenden, da die Lebensdauer der Akkus sonst stark reduziert werden kann. Wenn etwa ein für Baby-Zellen konstruiertes Ladegerät für Mignon-Zellen verwendet wird, wird der Ladestrom für diese vermutlich zu hoch sein. Umgekehrt würde ein für Mignon-Zellen entwickeltes Ladegerät Baby-Zellen mit reduziertem Strom laden, sodass eine entsprechend längere Ladezeit benötigt würde. Wichtig ist auch, dass das Ladegerät den Ladevorgang abbricht, wenn die empfohlene Ladeendspannung erreicht wird, da die sonst erfolgende Überladung die Kapazität und Lebensdauer reduzieren kann. Zusätzliche Abschaltkriterien können das Erreichen einer zu hohen Temperatur oder der genaue zeitliche Verlauf der Klemmenspannung sein. Ebenfalls ist ein Verpolungsschutz günstig, da das “Laden” eines Akkus mit falscher Polarität ihn leicht zerstören kann.

“Intelligente” Ladegeräte können Akkus schonender laden.

Manche “intelligenten” elektronischen Ladegeräte mit Mikroprozessor-Ladeschaltung verwenden zusätzliche Tricks, um den Ladezustand besser zu beurteilen und die Batterien genügend schnell, aber doch schonend zu laden. Beispielsweise wird bei manchen Geräten das Laden immer wieder kurz unterbrochen, um die Leerlaufspannung zu messen. Solche Tricks mögen sinnvoll sein, aber sind natürlich immer auf einen bestimmten Akku-Typ zugeschnitten. Für einen Akku desselben Typs (z. B. NiMH) von einem anderen Hersteller mag das allerdings noch gut passend sein. Manche Ladegeräte können den verwendeten Akkutyp automatisch erkennen und ihre Funktion diesem anpassen.

Nützlich kann auch ein Ladegerät mit der Möglichkeit der Erhaltungsladung sein: Es kann dafür sorgen, dass der angeschlossene Akku ständig voll gehalten wird, trotz seiner Selbstentladung. Freilich sollte man darauf achten, dass dadurch nicht ein unangemessen hoher Standby-Verbrauch entsteht.

Kann man mit speziellen Ladegeräten auch normale Batterien wieder aufladen?

Es gibt Ladegeräte, mit denen sich auch gewöhnliche (nicht als wiederaufladbar gekennzeichnete) Batterien wieder aufladen lassen. Dies kann durchaus funktionieren, zumindest bei den handelsüblichen 1,5-Volt-Zellen, vor allem wenn die Aufladung möglichst bald nach der Entladung erfolgt. Allerdings wird man damit nicht unbedingt die volle Kapazität wiederherstellen können, und auch die Zahl der möglichen Ladezyklen dürfte oft wesentlich geringer sein als bei wirklich aufladbaren Batterien. Der Erfolg kann auch bei verschiedenen Batteriefabrikaten unterschiedlich ausfallen. Wer häufig Batterien in Geräten verwendet, wo diese relativ rasch entladen werden, und Akkus nicht einsetzbar sind (z. B. wegen der zu geringen Zellenspannung), kann ein solches Ladegerät durchaus sinnvoll einsetzen.

Gewöhnliche Ladegeräte für Akkus sind für diese Anwendung nicht geeignet, da sie keine ausreichend hohe Ladespannung liefern. Es gibt aber Ladegeräte, die sowohl für Akkus als auch für gewöhnliche Batterien geeignet sind; es muss dann vor dem Aufladen der jeweilige Batterietyp eingestellt werden. Bei fehlerhafter Einstellung kann ein Akku durch Überladung zerstört werden, oder eine gewöhnliche Batterie wird nicht geladen.

Ein gewisses Risiko besteht vor allem bei minderwertigen Batterien, dass diese auslaufen und dabei Schäden anrichten (z. B. im Ladegerät). Nicht versuchen sollte man das Aufladen von Knopfzellen, die dabei nämlich sogar explodieren könnten.

Nur gleiche Akkus in Serienschaltung laden

In manchen Ladegeräten werden mehrere Akkus zusammen geladen und sind hierbei in Serie geschaltet: Der gleiche Ladestrom fließt durch alle Akkus. Diese Konstruktion ist etwas kostengünstiger realisierbar, aber sie funktioniert nur dann ordentlich, wenn sich alle beteiligten Akkus gleich verhalten. Ist dagegen einer schon voll, ein anderer aber noch nicht, wird womöglich der erstere überladen, der andere dagegen nicht ganz aufgeladen. Man sollte solch ein Ladegerät also nur anwenden, wenn alle Akkus aus derselben Charge stammen und auch immer zusammen in Reihenschaltung verwendet wurden (z. B. in derselben Kamera), so dass sie immer auch denselben Entladestrom hatten. Um die Akku-Paare nicht durcheinander zu bekommen, kann man sie entsprechend markieren.

Wie viel Kapazität hat der Akku noch?

Oft würde es einen interessieren, ob die Kapazität eines Akkus bereits wesentlich nachgelassen hat. Leider können das nur wenige Geräte (z. B. manche Notebooks) anzeigen. In anderen Fällen hilft nur ein Test, bei dem der Akku zunächst voll geladen und dann mit bekannter Last entladen wird. Man sollte bis zur vom Hersteller genannten Entladespannung entladen bzw. vorher abbrechen, wenn das jeweilige Gerät nicht mehr funktioniert, und die Zeit bis dahin messen. Die Kapazität ergibt sich dann als Produkt aus dieser Zeit und der Entladestromstärke, falls letztere konstant bleibt. (Andernfalls muss die Stromstärke über die Zeit integriert werden.)

Wenn einfach die noch mögliche Betriebszeit interessiert, sollte man diese unter definierten Bedingungen messen. Bei einem Smartphone hängt sie z. B. wesentlich davon ab, ob Mobilfunk- und WLAN-Verbindung aktiviert sind oder sogar viel damit telefoniert wird.

Akkus richtig entsorgen

Ausgediente Akkus gehören nicht in den Hausmüll!

Am Ende der Lebensdauer müssen Akkus jeder Art unbedingt fachgerecht entsorgt und keineswegs in den Hausmüll gegeben werden. Für die Endverbraucher stehen Sammelbehälter bei den Einzelhändlern zur Verfügung [2]. Leider gelangen trotzdem immer noch viele gebrauchte Batterien in den Hausmüll, was erhebliche Umweltbelastungen verursacht. Zusätzlich gehen dabei wertvolle Materialien verloren, die sonst beim Recycling zurückgewonnen würden.

Übrigens haben wir nützliche Ratgeber-Artikel auch zu diversen anderen Themen im Energiebereich.

Literatur

[1]Lexikon-Artikel über Akkumulator
[2]GRS Batterien – gemeinsames Rücknahmesystem

(Zusätzliche Literatur vorschlagen)

Alles verstanden?


Frage: Welche Umstände sprechen eher gegen den Einsatz aufladbarer Batterien?

(a) hohe Leistungsaufnahme des Geräts

(b) lange Einsatzdauer nicht aufladbarer Batterien

(c) lange Zeiten der Nicht-Verwendung des Geräts


Frage: Welcher der beiden folgenden Akkus speichert mehr Energie?

(a) eine 9-V-Batterie mit 100 mAh Kapazität

(b) eine 1,5-V-Batterie mit 800 mAh Kapazität


Frage: Wann sollte man einen Akku laden, um eine maximale Lebensdauer zu erreichen?

(a) immer erst kurz vor dem Gebrauch

(b) immer direkt nach dem Gebrauch

(c) abhängig vom Typ des Akkus


Frage: Welche der folgenden Aussagen über die Lebensdauer von Akkus sind zutreffend?

(a) Die Lagerung in einem kühlen Kellerraum ist günstiger als in einem warmen Wohnraum.

(b) Schnellladungen sind für die Lebensdauer tendenziell schädlich.

(c) Ein Akku sollte vor dem erneuten Laden möglichst tief entladen werden und dann immer ganz voll geladen werden.

(d) Ladegeräte haben darauf keinen Einfluss.


Siehe auch unser Energie-Quiz!

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