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Energizer Ultimate Lithium
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| Einige Anbieter von Akkus mit niedriger Selbstentladung (Die Kapazität beträgt bei allen AA 2000 oder 2100 mAh, bei AAA 800 mAh) | ||
| Marke | Unternehmen | Preis (4 Mignon AA) |
| AccuLoop | AccuPower | 13 € |
| Active Charge | Duracell | 11 € |
| AlwaysReady | Camelion | 11 € |
| Combo | ELV | 10 € |
| Direct Energy | AgfaPhoto | 10 € |
| Endurance | Conrad | 11 € |
| Eneloop | Sanyo | 10 € |
| Infinium | Panasonic | 11 € |
| maxE | Ansmann | 10 € |
| Pre-charged | Duracell | 11 € |
| Ready2Use | Varta | 11 € |
| Recyko | GP | 12 € |
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Anbieter mit niedrigem Preis |
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Innenleben
Nach wie vor bestehen die Akkus unter anderem aus einem Metallhydridspeicher für Wasserstoff.
Die negative Elektrode – das ist bei Batterien nach üblicher Konvention die Anode – hat eine Lochblende mit Metallhydridpulver.
Die Kathode besteht aus Nickeloxidhydrat-Blech.
Der Separator mit Elektrolyt, zum Beispiel aus Kalilauge, trennt die Elektroden und lässt die Ionen durch.
Wenn die Zelle einen elektrischen Verbraucher versorgt, dann oxidiert der im Metallhydrid gespeicherte Wasserstoff mit der Kalilauge zu Wasser, an der Kathode wird Nickel reduziert.
Die freiwerdenden Elektroden fließen über den Verbraucher ab.
Das Material steckt gewickelt in den Mignon- und Micro-Zellen, umgeben von einer gekapselten Metallhülle.
Die Testkandidaten:
Akkus mit reduzierter Selbstentladung von Ansmann, Panasonic, Sanyo, Uniross und Varta.
Nur Sanyo stellt die Zellen selbst her, die anderen lassen fertigen oder sind an der Fertigung beteiligt.
Mit Legierungen aus Lanthan und Nickel als Metallhydrid (AB5) wurden die Zellen auf hohe Energiedichten getrimmt.
Die LSD-NiMH haben im Vergleich dazu eine veränderte Gitterstruktur, bei Sanyo kommt Magnesium dazu.
Auch Separator und Kathode wurden neu entwickelt, doch aus was die Komponenten bestehen, verraten die Hersteller nicht.
Die LSD-NiMH haben einen geringeren Innenwiderstand als die NiMH-Vorgänger (<25 mOhm), was zu einer stabileren Spannung führt,
auch bei höheren Strömen (siehe Grafik Entladekurve), und damit zu einer höheren Effizienz.
Während des Entladens sinkt die Spannung von 1,35V zunächst rasch auf 1,20V ab und behält diesen Wert über mehrere Stunden.
Batterien dagegen haben eine sehr viel höhere Ausgangsspannung, die dann stetig abfällt.
Die höhere Effizienz der LSD-NiMH hat übrigens zur Folge, dass einige Digitalkameras die Restkapazität falsch anzeigen.
Mit den eigenen Akkus muss man die Anzeige aus drei oder vier Balken daher erst lesen lernen, um abschätzen zu können, wann der Akkuwechsel fällig ist.
Die tatsächlich zur Verfügung stehende Kapazität hängt auch von den Metallkontakten zum Ladegerät ab.
Ein schlechter Kontakt gaukelt der Elektronik Spannungsdifferenzen vor, wenn sich die Kontaktierung zum Beispiel durch die Erwärmung der Akkus ändert.
Deshalb der Tipp für zu Hause:
Frisch gereinigte Kontakte und Ladegeräte, in denen die Akkus stramm sitzen, können aus einer vermeintlich alten Zelle wieder eine frische machen.
Messplatz
Wir haben LSD-NiMH von Ansmann, Panasonic, Sanyo, Uniross und Varta im Fachhandel gekauft, Bauform Mignon (AA), und 13 Monate lang die Selbstentladung gemessen.
Um den Messaufwand in Grenzen zu halten, kamen pro Anbieter nur vier bis fünf Akkus zum Einsatz.
Mindestens einer davon musste 12 bis 13 Monate lang ungestört liegen, die anderen wurden in unregelmäßigen Zeitabständen entladen und wieder geladen.
Da nach einer Messung die Uhr wieder bei Null anfängt, gibt es natürlich weit mehr Messpunkte in den ersten Monaten als nach neun bis 12 Monaten.
Insgesamt kamen pro Akkusorte etwa ein Dutzend Messwerte zusammen, verteilt über ein Jahr.
Um Aussagen über die Langzeitbeständigkeit zu machen, simulieren die Unternehmen die Lagerung und damit die Selbstentladung, indem sie die Zellen höheren Temperaturen aussetzen.
Nach Sanyos Messungen entladen sich die Zellen bei 35°C doppelt so schnell wie bei 25°C.
Statt zu simulieren, haben wir die Zellen bei realen Bedingungen in Büroräumen gelagert, die im Winter bis etwa 20°C geheizt wurden, im Sommer bei Außentemperaturen von 30°C auch mal 26°C warm werden.
Wir erwarten deshalb, dass unsere gemessenen Kapazitäten etwas unter den Herstellerangaben von 70% bis 85% Restkapazität nach einem Jahr liegen, weil diese sich auf eine konstante Temperatur von 20°C beziehen.
Zunächst wurden die Akkus konditioniert, indem sie einige Ladezyklen absolvierten.
Wir haben dabei die bei solchen Messungen üblichen Ströme eingestellt und bei 400mAh (0,2C) entladen, bei 200mAh (0,1C) geladen.
Jede Minute wurde die verbliebene Spannung protokolliert, bis sie unter ein Volt fiel.
Ladungserhaltung
Die rund 12 Messungen pro Akku-Sorte innerhalb eines Jahres ergeben ein erstaunlich homogenes Bild (siehe Grafik Langzeitmessungen).
Das Wichtigste zuerst: Der LSD-Trip der Hersteller hat sich gelohnt, nach einem Jahr beträgt die Restkapazität noch 65% bis 79%.
Die Differenz zu den versprochenen 70% bis 85% führen wir auf die Temperaturschwankungen unserer Büroräume zurück.
Die Anfangskapazitäten liegen um 2000 mAh, mit nur ein paar % Abweichung nach oben und unten.
Oben auf dem Siegertreppchen steht Sanyo mit seinen Eneloop-Akkus.
Nach einem halben Jahr Lagerungszeit geben diese Mignon-Zellen nach unseren Messungen mehr elektrische Energie ab als andere Exemplare.
Die rote Laterne trägt Uniross mit der Marke Hybrio mit 65% Restkapazität.
Ob deshalb der Verkauf dieser Akkus in Deutschland nahezu gestoppt wurde?
Die anderen Marken Ansmann maxE, Panasonic Infinium und Varta Ready2Use zeigen ähnliche Entladungsverhalten, was wenig wundert bei vermutlich nur zwei Herstellern.
Ein genauer Blick auf die ersten zwei Monate Lagerung zeigt, warum die „neuen“ NiMH in manchen Medien als Marketinginstrument verteufelt, von anderen als ein Schritt in die richtige Richtung hochgelobt wurden:
Von ursprünglich rund 2000mAh waren nach 30 Tagen nur noch knapp über 1700mAh übrig, die LSD-NiMH verlieren also 15% im ersten Monat!
Erst danach spielen sie ihre Stärke aus, denn die Selbstentladung stabilisiert sich wenige Tage später auf ein bis 2% Kapazitätsverlust pro Monat.
Ab zwei Monate bis zum Ende unserer Messungen nach 13 Monaten bleibt der Verlust in etwa linear.
Extrapoliert auf zwei Jahre Lagerung stehen dann noch rund 60% der Anfangskapazität zur Verfügung, nach drei Jahren noch knapp die Hälfte.
Auch herkömmliche NiMH-Zellen verlieren in den ersten Tagen deutlich mehr Kapazität als in den Monaten danach, doch danach geht auch bei ihnen die Kapazität ungefähr linear zurück, aber sehr viel schneller.
Nach einigen Monaten schon sollte man die NiMH nachladen, bei den LSD-NiMH ist das nicht notwendig.
Bei den Testkandidaten nahm die Kapazität auch nach mehreren Ladevorgängen nicht ab.
Das haben wir auch nicht erwartet, denn die Anbieter versprechen 500 bis 1000 Ladezyklen, bei den neuen wie bei den alten NiMH-Akkus.
| Restkapazitäten nach Selbstentladung durch Lagerung (Mignon-Zellen, AA) | |||||
| Lagerdauer | Ansmann maxE | Panasonic Infinium | Sanyo Eneloop | Uniross Hybrio | Varta Ready2Use |
| 0 Monate | 2045 mAh | 2067 mAh | 1978 mAh | 1990 mAh | 2013 mAh |
| 1 Monat | 1660 mAh | 1741 mAh | 1700 mAh | 1728 mAh | 1703 mAh |
| 2 Monate | 1668 mAh | 1683 mAh | 1657 mAh | 1640 mAh | - |
| 4 Monate | 1576 mAh | 1583 mAh | 1607 mAh | 1460 mAh | 1662 mAh |
| 6 Monate | 1573 mAh | 1560 mAh | 1632 mAh | 1450 mAh | 1527 mAh |
| 12 Monate | 1419 mAh | 1359 mAh | 1547 mAh | 1290 mAh | 1474 mAh |
| . | |||||
Entladestrom 0,2C, Ladestrom 0,1C
Die Messungen fanden nicht alle am gleichen Tag statt.
Der Übersichtlichkeit wegen wurden für diese Tabelle Messungen innerhalb weniger Tage zusammengefasst
Einsatzgebiete
Für Geräte, die lange ausgeschaltet bleiben oder sehr wenig Strom ziehen, waren bislang AA- oder AAA-Akkus wegen ihrer Selbstentladung keine gute Lösung.
Das hat sich mit den LSD-NiMH-Akkus geändert.
Die 70% Restkapazität nach einem Jahr reichen, um sich neue Einsatzgebiete zu erschließen, in denen bislang eher Batterien dominierten.
Die im Auto meist unbenutzt liegende „Beweiskamera“ eignet sich dafür, ebenso das Ersatzstrompaket für unterwegs:
Nie wieder ärgern über das Ersatzpack, das im entscheidenden Moment versagt, weil man vergessen hatte, die Akkus zu pflegen.
Sicherheitsrelevante Einsatzgebiete, zum Beispiel batteriebetriebene Rauchmelder, sollte man dagegen nach wie vor mit Alkalibatterien betreiben, da diese auch nach jahrelanger Untätigkeit zuverlässig genügend Elektronen von sich geben.
Die LSD-NiMH-Zellen können also die Batterien nicht komplett ersetzen.
Der Klassenbeste Sanyo mit knapp 80 Prozent Restkapazität nach einem Jahr Lagerung erfreut mit seinen Eneloop-Akkus auch wegen des niedrigen Preises von etwa € 10,- für 4x AA-Zellen.
Eine noch geringere Selbstentladung zeigen Lithiumionen- und Lithiumpolymer-Akkus, doch sie sind deutlich teurer und nicht in AA- oder AAA-Bauform zu bekommen.
Schier unzählige Händler bieten Akkus, sowohl NiMH als auch LSD-NiMH an.
Wegen der großen Preisdifferenz in den Offline- und Online-Shops lohnt es sich, zu vergleichen.
Die günstigsten LSD-NiMH-Zellen liegen bei € 10,- bis € 13,- (4x AA).
4 NiMH-Zellen üblicher Bauart kosten zwischen € 5,- und € 16,- je nach Kapazität und Qualität.
Markenbatterien sind günstiger, sie kosten zwischen € 2,- und € 6,- das Viererpack.
Als No-Name-Massenware zahlt man sogar nur ein Zehntel davon.
Ob sich der Einsatz von Akkus lohnt, entscheidet nicht nur der Preis, sondern auch die Anzahl der benötigten Batterien und letzten Endes die persönlichen Prioritäten.
Literatur
[1] Jürgen Rink, Energiereserve, Nickelmetallhydrid-Akkus mit reduzierter Selbstentladung,
www.heise.de/mobil/artikel/98311
Quelle:https://www.heise.de/ct/artikel/Dauerlaeufer-1900932.html
Nickelmetallhydrid-Akkus mit reduzierter Selbstentladung
Statt sich selbstentladener NiMH-Akkus mit noch höherer Kapazität gibt es endlich Mignon- und Micron-Akkus, die ihre Ladung über lange Zeit behalten.
Damit dringen die neuen Energiespeicher in Einsatzgebiete vor, die bislang Batterien vorbehalten waren.
Batterien müssen nach Gebrauch in den Müll, Akkumulatoren dürfen in die Ladestation und sind nach kurzer Zeit wieder einsatzbereit.
Das Geschäft mit Nickelmetallhydrid-Zellen in Mignon- und Micron-Bauform lief gut, nicht zuletzt wegen der großen Zahl an Digitalkameras.
Dafür kann die Akkukapazität gar nicht hoch genug sein, deshalb war die Energiedichte das Maß aller Dinge.
In großen Ziffern warben die Anbieter mit einer immer höheren Amperestundenzahl auf der bunten Hülle von Mignon-Akkus (AA).
Doch zum einen verharrt die seit einiger Zeit bei maximal 2700 mAh und zum anderen laufen Digitalkameras immer häufiger mit LiIon-Packs statt mit Mignon-Zellen.
Das von der Branche geschürte mAh-Rennen ist vorbei, der Absatz an NiMH-Zellen stagniert in Deutschland gegenwärtig bei etwa 13 Prozent.
NiMH-Zellen mit 2700mAh – das ist fast soviel Kapazität wie bei Alkalibatterien.
NiMH-Akkus kosten aber mit ein bis € 4,- pro Stück weit mehr als Alkalibatterien, die es für weniger als € 1,- gibt, als Sonderangebot sogar noch billiger im Dutzendpack.
Käufer, die nur aufs Geld schauen, greifen deshalb nur dann zu Akkus, wenn für ihr batteriebetriebenes Gerät in überschaubarer Zeit so viele Batterien nötig wären,
dass sich der NiMH-Akku plus das aktuell notwendige Ladegerät rechnet.
Blitzgeräte, Digitalkameras, mobile Player oder ferngesteuertes Spielzeug sind Kandidaten dafür.
Spielen zusätzlich Ressourcenschutz und Umweltaspekte eine Rolle, dann empfehlen sich die Akkus auch dann, wenn ein Batteriewechsel seltener ansteht.
Nickelmetallhydridakkus konnten die Batterien abgesehen vom Preis auch deshalb nicht in großem Umfang ersetzen, weil sie sich selbst entladen.
Schon nach wenigen Wochen hat die Zelle mehr als zehn Prozent ihrer Energie verloren, nach einem halben Jahr sogar bis zur Hälfte.
Die Selbstentladung ist temperaturabhängig – je wärmer, desto stärker.
In der abgedichteten Zelle vorhandener Wasserstoff reagiert mit Anode und Kathode und verringert so die Ladekapazität.
Auch die unvermeidlichen Volumenänderungen der Zelle beim Laden und Entladen beschleunigen die Selbstentladung, indem sie zu Veränderungen in den Materialien führen.
Die Selbstentladung schränkt den Einsatz von Akkus schmerzlich ein.
In Fernbedienungen zum Beispiel sind NiMH-Zellen nicht sinnvoll, weil der Akku sehr lange Pausen hat.
Eine Digitalkamera, die nur alle paar Wochen kurz gebraucht wird, funktioniert vielleicht im entscheidenden Augenblick nicht mehr, weil sich die NiMH-Zellen entladen haben.
Dieses Ärgernis mildern die Hersteller nun endlich mit Zellen ab, die einen Großteil ihrer Kapazität auch noch nach ein bis zwei Jahren behalten.
Die rund 10 Anbieter in Deutschland (siehe Tabelle) werben mit einer Restkapazität nach einem Jahr von 70% bis 85%.
Die neuen Akkus sind bereits zu etwa drei Vierteln vorgeladen und damit frisch aus der Packung sofort einsetzbar.
Die bislang eingesetzten Ladegeräte eignen sich auch für die NiMH-Zellen mit reduzierter Selbstentladung.
Die negative Elektrode (Anode) besteht aus einem Metallhydrid-Pulver auf einer Lochblende als Trägermaterial.
Die positive Elektrode (Kathode) bildet Nickeloxidhydrat-Blech (NiOOH).
Ein Separator mit Elektrolyt, zum Beispiel Kalilauge, trennt die Elektroden und dient als Ionenleiter.
Das Metallhydrid an der Anode dient als Wasserstoffspeicher, ein NiMH- Akku ist somit eigentlich ein Wasserstoffakkumulator.
Bei Stromentnahme oxidiert der Wasserstoff und reagiert mit der Kalilauge zu Wasser; an der Kathode wird Nickel reduziert.
Die freiwerdenden Elektroden fließen über den Verbraucher ab und die Gesamtreaktion führt zu einer Spannung von 1,32V.
Beim Ladevorgang wird Wasser elektrolytisch getrennt und der freiwerdende Wasserstoff im Metallhydrid gespeichert.
Die AAA- und AA-Zellen bestehen aus zylindrisch gewickeltem NiMH-Material, umgeben von einer gekapselten Metallhülle.
Den noch aus Nickelcadmium-Zeiten bekannten Memory-Effekt zeigen alte und neue NiMH-Akkus kaum, aber eine von der Anzahl der Ladezyklen stark abhängige Alterung.
Die Volumenänderung von 20% beim Laden und Entladen führt zu mechanischem Stress und verändert die Materialien.
Auch Austrocknen der Zelle beschleunigt die Alterung.
Etwa 500 bis 1.000 Ladezyklen spezifizieren die Hersteller, bis die Zelle merklich an Kapazität abnimmt.
Ein in bisherigen Zellen übliches Metallhydrid besteht aus Lanthan und Nickel und wird als AB5 bezeichnet.
Mit dieser Legierung wurde die Zelle auf hohe Energiedichten bis etwa 100 Wh/kg getrimmt, zu Lasten der Selbstentladung.
Bei den neuen Zellen kommen andere Komponenten für das Metallhydrid, für die Kathode und für den Separator zum Einsatz.
Sanyo veränderte die Gitterstruktur des Metallhydrids, indem Magnesium in die Legierung mit hineinkam.
Separator und Kathode bestehen aus neu entwickelten Materialien – welche, das verraten weder Sanyo noch einer der anderen Hersteller.
Ein Anbieter spricht von Zinkeinlagerungen und Ytterbiumverbindungen in der Anode, möchte aber nicht zitiert werden.
Die Kapazität beträgt 2100 mAh für AA-Zellen und damit weniger als bei den stärksten bisherigen NiMH-Zellen.
Die neuen AAA-Zellen speichern 800 mAh.
Übrigens hängt die tatsächlich zur Verfügung stehende Kapazität oft von den Metallkontakten zum Ladegerät ab.
Meist lädt die Zelle mit konstantem Strom, dabei steigt die Spannung kontinuierlich an und nimmt wegen der temperaturabhängigen Ladereaktion bei nahezu voller Ladung ab.
Bei einer negativen Spannungsdifferenz schaltet das Ladegerät ab.
Wenn die Zelle nicht die gewohnte oder erhoffte Kapazität bringt, kann das an verschmutzten Kontakten liegen.
Ein schlechter Kontakt gaukelt der Elektronik Spannungsdifferenzen vor, wenn sich die Kontaktierung durch die Erwärmung der Akkus ändert.
Das Ladegerät schaltet dann ab, obwohl der Akku bei weitem nicht voll ist. Frisch gereinigte Kontakte und Ladegeräte, in denen die Akkus stramm sitzen, machen dann aus einer vermeintlich alten Zelle wieder eine brauchbare.
Einer davon ist Sanyo, der die Zellen nur unter der eigene Marke Eneloop vertreibt, sie also nicht weiter lizensiert.
Die beiden anderen sind Yuasa und GP.
Alle Anbieter wie Panasonic, AccuLoop, Ansmann, Conrad, Hama, UniRoss oder Varta fertigen nicht selbst, sondern beziehen ihre Zellen von diesen beiden Herstellern aus Fernost.
Kein Wunder daher, dass sich die Spezifikationen solcher Zellen ähneln (siehe Tabelle). Wer tatsächlich welche Zellen von wem bezieht, darüber schweigen sich die Beteiligten standhaft aus.
Da die meisten Anbieter die gleichen Zellen haben, kann der Käufer den Preis entscheiden lassen und auch auf Sonderangebote achten:
Die typischen Preise für vier AA-Zellen liegen zwischen € 10,- und € 12,-.
Einige Händler verkaufen deutlich teurer, das gilt besonders für Zellen von AccuLoop und Hama.
Die Zellen der Wiederverkäufer speichern nach einem Jahr noch 70% bis 80% ihrer anfänglichen Ladung.
Sanyo gibt für Eneloop mit 85% Ladungserhaltung die höchste Restkapazität an.
Die Werte gelten für Raumtemperatur.
Ab etwa 40°C und unter 0°C nimmt die verfügbare Kapazität stark ab.
Nach wie vor beträgt die Zahl der Ladezyklen 500 bis 1000, bevor der Innenwiderstand merklich ansteigt und die zu entnehmende Ladung abnimmt.
Auch liegt die Spannung wie bei den bisherigen Akkuzellen bei 1,20V und damit unter der von Batterien mit 1,50V.
Trotzdem können Alkalizellen fast immer durch NiMH-Zellen ersetzt werden, denn die Entladungsspannung der Batterie nimmt linear ab – bei 50% liegt sie bei etwa 1,2V, Tendenz weiter fallend.
Die Spannung der NiMH-Zelle verharrt nach einer anfänglichen kurzen Abnahme auf einem Niveau mit knapp über 1,2V und liegt nach 50% Entnahme sogar höher als bei Alkalibatterien.
Überall dort, wo Geräte nur ab und an eingeschaltet werden und sonst Monate ungenutzt liegen, verbot sich wegen der Selbstentladung der Einsatz herkömmlicher Akkus.
Das hat sich mit den NiMH-Akkus geändert und damit eignen sie sich zum Beispiel für die Fernbedienung zu Hause, für den Reisewecker, für die im Auto liegende "Beweiskamera" und auch als Ersatzakkupack unterwegs, der meist unbenutzt in der Tasche liegt.
Bei sicherheitsrelevanten Geräten führt nach wie vor kein Weg an der Batterie vorbei.
Für Rauchmelder, die jahrelang unbeobachtet an der Decke hängen, taugen die Neuen nicht, denn auch mit reduzierter Selbstentladung verlieren diese 20% bis 25% pro Jahr, Sanyo Eneloop gibt 15% an.
https://www.heise.de/ct/artikel/Energiereserve-1900875.html
Damit dringen die neuen Energiespeicher in Einsatzgebiete vor, die bislang Batterien vorbehalten waren.
Batterien müssen nach Gebrauch in den Müll, Akkumulatoren dürfen in die Ladestation und sind nach kurzer Zeit wieder einsatzbereit.
Das Geschäft mit Nickelmetallhydrid-Zellen in Mignon- und Micron-Bauform lief gut, nicht zuletzt wegen der großen Zahl an Digitalkameras.
Dafür kann die Akkukapazität gar nicht hoch genug sein, deshalb war die Energiedichte das Maß aller Dinge.
In großen Ziffern warben die Anbieter mit einer immer höheren Amperestundenzahl auf der bunten Hülle von Mignon-Akkus (AA).
Doch zum einen verharrt die seit einiger Zeit bei maximal 2700 mAh und zum anderen laufen Digitalkameras immer häufiger mit LiIon-Packs statt mit Mignon-Zellen.
Das von der Branche geschürte mAh-Rennen ist vorbei, der Absatz an NiMH-Zellen stagniert in Deutschland gegenwärtig bei etwa 13 Prozent.
NiMH-Zellen mit 2700mAh – das ist fast soviel Kapazität wie bei Alkalibatterien.
NiMH-Akkus kosten aber mit ein bis € 4,- pro Stück weit mehr als Alkalibatterien, die es für weniger als € 1,- gibt, als Sonderangebot sogar noch billiger im Dutzendpack.
Käufer, die nur aufs Geld schauen, greifen deshalb nur dann zu Akkus, wenn für ihr batteriebetriebenes Gerät in überschaubarer Zeit so viele Batterien nötig wären,
dass sich der NiMH-Akku plus das aktuell notwendige Ladegerät rechnet.
Blitzgeräte, Digitalkameras, mobile Player oder ferngesteuertes Spielzeug sind Kandidaten dafür.
Spielen zusätzlich Ressourcenschutz und Umweltaspekte eine Rolle, dann empfehlen sich die Akkus auch dann, wenn ein Batteriewechsel seltener ansteht.
Nickelmetallhydridakkus konnten die Batterien abgesehen vom Preis auch deshalb nicht in großem Umfang ersetzen, weil sie sich selbst entladen.
Schon nach wenigen Wochen hat die Zelle mehr als zehn Prozent ihrer Energie verloren, nach einem halben Jahr sogar bis zur Hälfte.
Die Selbstentladung ist temperaturabhängig – je wärmer, desto stärker.
In der abgedichteten Zelle vorhandener Wasserstoff reagiert mit Anode und Kathode und verringert so die Ladekapazität.
Auch die unvermeidlichen Volumenänderungen der Zelle beim Laden und Entladen beschleunigen die Selbstentladung, indem sie zu Veränderungen in den Materialien führen.
Die Selbstentladung schränkt den Einsatz von Akkus schmerzlich ein.
In Fernbedienungen zum Beispiel sind NiMH-Zellen nicht sinnvoll, weil der Akku sehr lange Pausen hat.
Eine Digitalkamera, die nur alle paar Wochen kurz gebraucht wird, funktioniert vielleicht im entscheidenden Augenblick nicht mehr, weil sich die NiMH-Zellen entladen haben.
Dieses Ärgernis mildern die Hersteller nun endlich mit Zellen ab, die einen Großteil ihrer Kapazität auch noch nach ein bis zwei Jahren behalten.
Die rund 10 Anbieter in Deutschland (siehe Tabelle) werben mit einer Restkapazität nach einem Jahr von 70% bis 85%.
Die neuen Akkus sind bereits zu etwa drei Vierteln vorgeladen und damit frisch aus der Packung sofort einsetzbar.
Ladungshaltung
Die Akkutechnik hat sich nicht grundsätzlich geändert, denn auch die Neuen gehören zur Klasse der Metallhydridspeicher.Die bislang eingesetzten Ladegeräte eignen sich auch für die NiMH-Zellen mit reduzierter Selbstentladung.
Die negative Elektrode (Anode) besteht aus einem Metallhydrid-Pulver auf einer Lochblende als Trägermaterial.
Die positive Elektrode (Kathode) bildet Nickeloxidhydrat-Blech (NiOOH).
Ein Separator mit Elektrolyt, zum Beispiel Kalilauge, trennt die Elektroden und dient als Ionenleiter.
Das Metallhydrid an der Anode dient als Wasserstoffspeicher, ein NiMH- Akku ist somit eigentlich ein Wasserstoffakkumulator.
Bei Stromentnahme oxidiert der Wasserstoff und reagiert mit der Kalilauge zu Wasser; an der Kathode wird Nickel reduziert.
Die freiwerdenden Elektroden fließen über den Verbraucher ab und die Gesamtreaktion führt zu einer Spannung von 1,32V.
Beim Ladevorgang wird Wasser elektrolytisch getrennt und der freiwerdende Wasserstoff im Metallhydrid gespeichert.
Die AAA- und AA-Zellen bestehen aus zylindrisch gewickeltem NiMH-Material, umgeben von einer gekapselten Metallhülle.
Den noch aus Nickelcadmium-Zeiten bekannten Memory-Effekt zeigen alte und neue NiMH-Akkus kaum, aber eine von der Anzahl der Ladezyklen stark abhängige Alterung.
Die Volumenänderung von 20% beim Laden und Entladen führt zu mechanischem Stress und verändert die Materialien.
Auch Austrocknen der Zelle beschleunigt die Alterung.
Etwa 500 bis 1.000 Ladezyklen spezifizieren die Hersteller, bis die Zelle merklich an Kapazität abnimmt.
Ein in bisherigen Zellen übliches Metallhydrid besteht aus Lanthan und Nickel und wird als AB5 bezeichnet.
Mit dieser Legierung wurde die Zelle auf hohe Energiedichten bis etwa 100 Wh/kg getrimmt, zu Lasten der Selbstentladung.
Bei den neuen Zellen kommen andere Komponenten für das Metallhydrid, für die Kathode und für den Separator zum Einsatz.
Sanyo veränderte die Gitterstruktur des Metallhydrids, indem Magnesium in die Legierung mit hineinkam.
Separator und Kathode bestehen aus neu entwickelten Materialien – welche, das verraten weder Sanyo noch einer der anderen Hersteller.
Ein Anbieter spricht von Zinkeinlagerungen und Ytterbiumverbindungen in der Anode, möchte aber nicht zitiert werden.
Die Kapazität beträgt 2100 mAh für AA-Zellen und damit weniger als bei den stärksten bisherigen NiMH-Zellen.
Die neuen AAA-Zellen speichern 800 mAh.
Übrigens hängt die tatsächlich zur Verfügung stehende Kapazität oft von den Metallkontakten zum Ladegerät ab.
Meist lädt die Zelle mit konstantem Strom, dabei steigt die Spannung kontinuierlich an und nimmt wegen der temperaturabhängigen Ladereaktion bei nahezu voller Ladung ab.
Bei einer negativen Spannungsdifferenz schaltet das Ladegerät ab.
Wenn die Zelle nicht die gewohnte oder erhoffte Kapazität bringt, kann das an verschmutzten Kontakten liegen.
Ein schlechter Kontakt gaukelt der Elektronik Spannungsdifferenzen vor, wenn sich die Kontaktierung durch die Erwärmung der Akkus ändert.
Das Ladegerät schaltet dann ab, obwohl der Akku bei weitem nicht voll ist. Frisch gereinigte Kontakte und Ladegeräte, in denen die Akkus stramm sitzen, machen dann aus einer vermeintlich alten Zelle wieder eine brauchbare.
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Wahlmöglichkeit
Es gibt nur insgesamt 3 Hersteller der neuen Zellen.Einer davon ist Sanyo, der die Zellen nur unter der eigene Marke Eneloop vertreibt, sie also nicht weiter lizensiert.
Die beiden anderen sind Yuasa und GP.
Alle Anbieter wie Panasonic, AccuLoop, Ansmann, Conrad, Hama, UniRoss oder Varta fertigen nicht selbst, sondern beziehen ihre Zellen von diesen beiden Herstellern aus Fernost.
Kein Wunder daher, dass sich die Spezifikationen solcher Zellen ähneln (siehe Tabelle). Wer tatsächlich welche Zellen von wem bezieht, darüber schweigen sich die Beteiligten standhaft aus.
Da die meisten Anbieter die gleichen Zellen haben, kann der Käufer den Preis entscheiden lassen und auch auf Sonderangebote achten:
Die typischen Preise für vier AA-Zellen liegen zwischen € 10,- und € 12,-.
Einige Händler verkaufen deutlich teurer, das gilt besonders für Zellen von AccuLoop und Hama.
Die Zellen der Wiederverkäufer speichern nach einem Jahr noch 70% bis 80% ihrer anfänglichen Ladung.
Sanyo gibt für Eneloop mit 85% Ladungserhaltung die höchste Restkapazität an.
Die Werte gelten für Raumtemperatur.
Ab etwa 40°C und unter 0°C nimmt die verfügbare Kapazität stark ab.
Nach wie vor beträgt die Zahl der Ladezyklen 500 bis 1000, bevor der Innenwiderstand merklich ansteigt und die zu entnehmende Ladung abnimmt.
Auch liegt die Spannung wie bei den bisherigen Akkuzellen bei 1,20V und damit unter der von Batterien mit 1,50V.
Trotzdem können Alkalizellen fast immer durch NiMH-Zellen ersetzt werden, denn die Entladungsspannung der Batterie nimmt linear ab – bei 50% liegt sie bei etwa 1,2V, Tendenz weiter fallend.
Die Spannung der NiMH-Zelle verharrt nach einer anfänglichen kurzen Abnahme auf einem Niveau mit knapp über 1,2V und liegt nach 50% Entnahme sogar höher als bei Alkalibatterien.
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Fazit
Die neuen NiMH-Akkus speichern zwar nicht so viel Energie wie die stärksten bisherigen Zellen, sie sind aber verlässlicher und flexibler einsetzbar.Überall dort, wo Geräte nur ab und an eingeschaltet werden und sonst Monate ungenutzt liegen, verbot sich wegen der Selbstentladung der Einsatz herkömmlicher Akkus.
Das hat sich mit den NiMH-Akkus geändert und damit eignen sie sich zum Beispiel für die Fernbedienung zu Hause, für den Reisewecker, für die im Auto liegende "Beweiskamera" und auch als Ersatzakkupack unterwegs, der meist unbenutzt in der Tasche liegt.
Bei sicherheitsrelevanten Geräten führt nach wie vor kein Weg an der Batterie vorbei.
Für Rauchmelder, die jahrelang unbeobachtet an der Decke hängen, taugen die Neuen nicht, denn auch mit reduzierter Selbstentladung verlieren diese 20% bis 25% pro Jahr, Sanyo Eneloop gibt 15% an.
https://www.heise.de/ct/artikel/Energiereserve-1900875.html
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