Batterien, Akkumulatoren, Ladegeräte - Glossar der Terminologie

Akkumulator

Ein elektrochemisches Gerät, das in der Lage ist, elektrische Energie in chemische Energie umzuwandeln (Aufladen) und durch Umkehrung des Prozesses elektrische Energie freizusetzen, die in Form von chemischer Energie gespeichert ist (Entladung). Es besteht aus einer oder mehreren (Batterie-)elektrochemischen Zellen.

Ampere [A]

Eine Maßeinheit für die Intensität eines elektrischen Stroms.

Amperestunden [Ah]

Das Produkt aus dem Strom (gemessen in Ampere) und der Zeitdauer (in Stunden), die die Batterie bei dieser Stromstärke liefern kann. Amperestunden sind in der Regel die Kapazität von Batterien/Akkumulatoren - laut Definition ist eine Batterie mit einer Kapazität von 1Ah in der Lage, einen Strom von 1A für eine Stunde, einen Strom von 0,5A für zwei Stunden usw. zu liefern.

Anode

Eine positive Elektrode, an der der Oxidationsprozess in einer flüssigen Lösung stattfindet - Anionen (negative Ionen) werden freigesetzt. Bei wiederaufladbaren Batterien kann je nach Richtung des Stromflusses (Lade- oder Entladevorgang) jeweils jede der beiden Elektroden als Anode fungieren. Die negative Elektrode ist die Anode während der Entladung.

Batterie

Im alltäglichen Sprachgebrauch bedeutet es eine oder mehrere galvanische (elektrochemische) Zellen, die elektrisch (in Reihe, parallel) geschaltet sind und den Anschluss anderer elektrischer Geräte an sie ermöglichen.

Alkali-Batterie

Eine Batterie, in der eine alkalische (alkalische) Lösung als Elektrolyt verwendet wird. Der beliebteste Elektrolyt dieser Art ist Kaliumhydroxid. Diese Batterien enthalten weder Quecksilber noch Cadmium.

Primärbatterie

Eine Batterie, die nur einmal verwendet werden kann. Es ist unmöglich, es dem Prozess des Aufladens zu unterziehen, um die chemischen Reaktionen umzukehren, durch die daraus Elektrizität gewonnen wurde. Beispiele für Primärbatterien sind Zink-Kohle- und Alkalibatterien. Das Gegenteil einer Primärbatterie sind wiederaufladbare Batterien (Sekundärbatterien), bei denen die chemischen Prozesse, die bei der Entladung (Nutzung) der Batterie ablaufen, reversibel sind.

Sekundärbatterie

siehe Batterie

CC/CV

CC - Konstantstrom, CV - Konstantspannung - Begriffe, die die Grundphasen des Ladens von Lithium-basierten Batterien beschreiben. Bei einem typischen 3,7-V-Li-Ionen-Akku beginnt der Ladevorgang mit einer konstanten CC-Ladephase. Die Batterie wird mit einem konstanten Strom geladen, bis die Endspannung erreicht ist - in der Regel 4,20 V. Wenn die Endspannung erreicht ist, beginnt der Strom zu sinken und der Ladevorgang geht in die CV-Phase über - das Laden mit konstanter Spannung. Der Ladevorgang endet, wenn der Strom auf einen bestimmten Wert (in der Regel 50-150 mA) abfällt. Der Strom, bei dem die Ladung endet, wird als Abschlussstrom bezeichnet.

Externe Faktoren

Faktoren, die die Leistung und Akkulaufzeit beeinflussen können - wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Vibrationen, Stöße usw.

Zyklus

Bei Batterien eine einzelne Abfolge von Lade- und Entladevorgängen (mit ) einer Batterie.

Lagerzeit

Die Zeit, für die die Batterie gelagert werden kann, ohne dass ihre Eigenschaften irreversibel verloren gehen. Die Länge dieser Zeit hängt davon ab, wie schnell die Selbstentladungsvorgänge in der Batterie ablaufen.

Memory-Effekt

Ein höchst umstrittenes Phänomen, das angeblich bei einigen Batterietypen (z. B. Nickel-Cadmium) auftritt. Sie würde in einer Verringerung der Kapazität der Batterie für den Fall bestehen, dass ihr Arbeitszyklus mit unvollständiger Entladung abgeschlossen wurde.

positive Elektrode

Eine Elektrode, die während des Entladens (Verwendens) der Batterie Elektronen aufnimmt.

negative Elektrode

Eine Elektrode, die während des Entladens (Verwendens) der Batterie Elektronen bereitstellt.

Energie

Neben der Kapazität ist es ein Wert, der die Leistung des Akkus bestimmt. Um es zu messen, ist es notwendig, die gesamte gespeicherte Energie aus einer vollen Batterie/Batterie zu entnehmen (es ist notwendig, den Entladevorgang durchzuführen). Die in der Batterie gespeicherte Energie wird in der Regel in Wattstunden [Wh] gemessen. Batterie mit Energiegii 1Wh ist in der Lage, 1 W Leistung für eine Stunde, 0,5 W Leistung für zwei Stunden usw. zu liefern. Der Wert der gespeicherten Energie [Wh] im Verhältnis zur Kapazität [Ah] ist komplementärer und nützlicher für die Beurteilung der Leistung einer gegebenen Batterie, da er den Spannungswert der gesamten Entladewellenform berücksichtigt.

Elektrolyt

Eine Substanz, die es Ionen ermöglicht, sich innerhalb einer elektrochemischen Zelle zu bewegen. Energiedichte Eine für ein gegebenes elektrochemisches System charakteristische Größe, gemessen in [Wh/m3]. Er bestimmt die Energiemenge, die eine Batterie pro Volumeneinheit speichern kann.

Kathode

Die negative Elektrode, an der die Reduktionsprozesse ablaufen, also Kationen (positiv geladene Ionen), nehmen Elektronen (negative Ladungen) auf. Bei Batterien kann jede der Elektroden je nach Stromrichtung als Kathode fungieren. Die positive Elektrode ist die Kathode während des normalen Batteriebetriebs (Entladen).

Laden

Ein Prozess, bei dem von außen zugeführter Strom in chemische Energie umgewandelt wird, die in einer Batterie gespeichert ist.

Erhaltungsladung

Der Prozess, dem die meisten Ladegeräte Batterien unterziehen, wenn sie mit voller Kapazität aufgeladen sind, um der natürlichen Tendenz der Batterie zur Selbstentladung entgegenzuwirken. Bei den gängigen Akkus (Ni-Cd, Ni-MH) wird mit einem sehr geringen Strom geladen.

Ladegerät

Ein Gerät, das Batterien während des Ladevorgangs mit Strom versorgt.

Milliwattstunden [mWh], Wattstunden [Wh]

Einheiten, die die elektrische Energie bestimmen, die eine bestimmte Batterie oder ein bestimmter Akku speichern kann. Im Gegensatz zu einer Kapazitätseinheit, die in Milliamperestunden/Amperestunden ausgedrückt wird, berücksichtigt der Energiewert den Ausfall der Ausgangsspannung einer bestimmten Batterie, sodass die Energiewerte zwischen den einzelnen Stromquellen verglichen werden können.

Spannung

Gemessen in Volt [V], der Potentialdifferenz zwischen den Batterieelektroden. Im Falle von Zellen hängt es vom elektrochemischen System der Zelle ab. Bei Batterien, die aus mehreren Zellen bestehen, auch auf die Art der elektrischen Verbindungen zwischen den einzelnen Zellen (Reihe, Parallel).

Endspannung

Die Spannung, bei der der Vorgang des Entladens oder Ladens der Batterie oder des Akkus abgeschlossen ist. Im Falle von Lithiumbatterien ist damit die Endspannung gemeint, auf die die Zelle in der CV-Phase geladen wird. Sobald diese Spannung erreicht und stabilisiert ist, sollte das Ladegerät den Ladevorgang einstellen.

Abschlussspannung

Siehe Endspannung.

Elektrochemische Zelle

Die kleinste Einheit, die in einer Batterie enthalten ist, besteht aus einer positiven und negativen Elektrode, einem Separator und einem Elektrolyten. Es speichert Strom in chemischer Form. Die Kapazität einer Zelle hängt von ihrer Größe ab, während die Zellspannung vom elektrochemischen Typ der Zelle abhängt. Alle Zellen sind in der Lage, chemische Energie in Strom umzuwandeln, einige (Batterien) sind auch in der Lage, die ihnen zugeführte elektrische Energie in chemische Energie umzuwandeln (Laden).

Kapazität (C)

Wert, der die Leistung der Batterie/des Akkus angibt. Die einzige Methode zur Bestimmung der Kapazität besteht darin, die gesamte gespeicherte Kapazität von einer vollen Batterie/Batterie zu entnehmen (ein Entladevorgang ist erforderlich). Die Batteriekapazität wird in der Regel in Amperestunden [Ah] gemessen. Eine 1-Ah-Batterie ist in der Lage, 1 A für eine Stunde, 0,5 A für zwei Stunden usw. zu liefern. Der Lade-/Entladestrom für Batterien wird oft in Vielfachen von C ausgedrückt - z. B. beträgt der Strom von 0,1 C für eine Batterie mit einer Kapazität von 1,4 Ah (1400 mAh) 140 mA.

Ladeschlussstrom

Ein Begriff, der für Lithium-basierte Batterien charakteristisch ist. Gibt den minimalen Ladestrom an, den die Lithiumzelle geladen wird, wenn sie ihre Endspannung in der Ladephase mit konstanter Spannung (CV) erreicht.

Innenwiderstand

In Batterien und Akkus bestimmt es den eigenen Widerstand der Zelle. Jede wiederaufladbare Batterie funktioniert in gewisser Weise wie ein StandardwiderstandK-Widerstand, bei dem der durch sie fließende Strom den Spannungsabfall verursacht. Je größer die Batterie ist, desto größer ist der Spannungsabfall, den sie verursacht, und desto weniger Strom kann für das Zielgerät durch sie fließen. Eine Batterie mit einem höheren Widerstand erzeugt beim Entladen einen höheren Spannungsabfall an den Klemmen – so das Ohmsche Grundgesetz. Eine Erhöhung des Innenwiderstands ist ein natürliches Phänomen des Verschleißes von Batterien und Batterien. Dies ist ein sehr negatives Phänomen, da es sehr oft zu einem vorzeitigen und unerwarteten Herunterfahren des Geräts führt. Energieverluste, die mit dem Innenwiderstand der Batterie verbunden sind, werden in Form von Wärme direkt an die Batterie und ihre Kontakte abgeführt. Ein hoher Innenwiderstand kann bei anspruchsvollen Geräten - z.B. Blitzgeräten - zu einer Überhitzung der Batterien führen. Neben der Kapazität ist sie einer der wichtigsten und wichtigsten Parameter, der die Leistung einer Batterie oder eines Akkus bestimmt, dessen Existenz nicht jeder weiß. Es gibt nur wenige bewährte Ladegeräte auf dem Markt, die in der Lage sind, den Widerstandswert korrekt zu messen und dem Anwender zur Verfügung zu stellen – zu diesen Ladegeräten gehören unter anderem everActive NC-3000 für Ni-MH-Akkus und everActive LC-2100 für Lithium-Ionen-Akkus.

Selbstentladung

Selbstentladung - dies ist ein Phänomen, das bei Batterien als Folge chemischer Reaktionen auftritt, die in ihnen ohne Verbindung zwischen den Batteriepolen stattfinden. Die Selbstentladung verkürzt die Haltbarkeit von Batterien und führt dazu, dass diese eine geringere Ladekapazität haben, als bei der Nutzung der Zelle angenommen wurde.
Wie schnell und wie schnell der Selbstentladungsprozess abläuft, hängt von der Art der Batterie und Faktoren wie Betriebs- und Lagertemperatur ab.
In der Regel haben Lithiumbatterien eine geringere Selbstentladungskapazität (ca. 2-3 % der Gesamtkapazität/Monat), während Batterien auf Nickelbasis anfälliger für Selbstentladung sind (Nickel-Cadmium, Ni-Cd 15-20 % der Gesamtkapazität/Monat, und Nickel-Metallhydrid, Ni-MH 30 % der Gesamtkapazität/Monat). Im Falle von Zellen, die mit Ni-MH-Technologie hergestellt werden, sind Batterien der neuen Generation - z. B. Eneloop, die in der Lage sind, die nutzbare Kapazität über viele Jahre aufrechtzuerhalten.
Wie Sie sehen können, hat dieser Vorgang einen sehr großen Einfluss auf die Verwendbarkeit des Akkus.
Wenn wir davon ausgehen, was wir wissen, nämlich dass Selbstentladung eine chemische Reaktion ist, können wir die Frage stellen, was genau die Faktoren sind, die den Prozess beeinflussen.
Die Selbstentladung ist ein chemischer Prozess, der in einem geschlossenen Kreislauf abläuft und bei höheren Temperaturen typischerweise schneller abläuft. Die Lagerung der Batterie bei niedrigeren Temperaturen senkt die Selbstentladungsrate und hilft, die in der Batterie gespeicherte Anfangsenergie zu erhalten.
Genauere Ursachen des Phänomens sind noch nicht vollständig geklärt.

Separator

Ein elektrischer Isolator, der die Elektroden innerhalb einer elektrochemischen Zelle trennt.

Elektrochemisches System

Die Struktur und die chemischen Komponenten der Zelle, die ihre Parameter bestimmen.

Vitalität

Sie bestimmt die Haltbarkeit der Batterie - sie wird in der Regel in Arbeitszyklen gegeben. Generell hängt die Lebensdauer zu einem großen Teil von den Betriebsbedingungen der Batterie ab. Urheberrecht © Baltrade