Ni-MH Akkus der neuen Generation

Alkaline Batterien, dank ihrer Bereitschaft zur sofortigen Verwendung nach dem Kauf und ihrer Fähigkeit, Energie über einen relativ langen Zeitraum zu speichern, waren in der Vergangenheit eine bessere Alternative zu herkömmlichen Akkus. Was hat sich mit der Einführung der neuen Generation von Akkus geändert?


Im Bereich der Stromversorgung kleiner Elektronik hat es lange Zeit keine größere Revolution gegeben. Auf dem Markt gab es sowohl verstärkte Alkalibatterien, niedrigleistungsfähige Zink-Kohle-Batterien als auch Nickel-Metallhydrid-Akkus (Ni-MH). Letztere blieben jedoch etwas im Schatten von Einwegzellen - sie zeichneten sich durch eine geringe Haltbarkeit, eine geringe Anzahl von Lade-/Entladezyklen aus, hielten die Kapazität während längerer Lagerung nicht - sie mussten direkt vor der geplanten Verwendung aufgeladen werden, und billige Ladegeräte waren aufgrund ihrer einfachen Konstruktion nicht in der Lage, sie optimal aufzuladen. Diese Faktoren, zusammen mit dem hohen Preis und der fehlenden Einsatzbereitschaft direkt nach dem Kauf, trübten die Vorteile traditioneller Nickel-Metallhydrid-Zellen. Es half auch nicht, dass Ni-MH-Akkus in Geräten mit mittlerem und hohem Energieverbrauch deutlich effizienter sind und zusätzlich im Gegensatz zu Batterien während der gesamten Nutzungsdauer hermetisch dicht bleiben - sie laufen nicht aus.

Die Situation änderte sich grundlegend, als 2005 das Unternehmen Sanyo die ersten Akkus der neuen Generation der Marke Eneloop in den typischen Größen AA (R6) und AAA (R03) auf den Markt brachte. Die Marke Eneloop gehört mittlerweile zu Panasonic. Diese Zellen zeichneten sich durch einen sehr niedrigen Selbstentladungsgrad aus, sodass aufgeladene Akkus auch nach mehreren Jahren nach dem Laden viel Energie speichern konnten. Die Eneloop-Zellen verdanken ihren Erfolg auch dem hohen anfänglichen Ladegrad durch Solarenergie. Der japanische Hersteller war der erste, der in der Lage war, Akkus während des Produktionsprozesses auf 70-75% aufzuladen.

Dieses Merkmal führte dazu, dass die Zellen direkt nach dem Kauf einsatzbereit sind, und die sehr hohe Haltbarkeit ermöglicht es, sogar 2100 Alkalibatterien zu ersetzen, was zweifellos wirtschaftlich vorteilhaft ist und zur Pflege der natürlichen Umwelt beiträgt.

Akkus renommierter Firmen haben in der Regel zwei Produktserien: eine Standardserie - die für typische und weniger anspruchsvolle Anwendungen gedacht ist - und eine professionelle Serie, die für den Einsatz in professionellen Geräten, z.B. in Fotografie-Ausrüstung, konzipiert ist. Sie unterscheiden sich meist in der Kapazität, gemessen in Milliampere-Stunden (mAh) - je höher die Kapazität des Akkus, desto länger sollte er in einem bestimmten Gerät arbeiten. Bei den Eneloop-Akkus haben wir zwei Arten: Eneloop (weiß) und Eneloop Pro (schwarz). Die weiße Version dieser Zellen hat eine minimale Kapazität von 1900 mAh in der Größe R6 AA und 750 mAh in der Größe R03 AAA. Eneloop Pro hat eine minimale Kapazität von 2500 mAh für die Größe R6 AA und 930 mAh für die Größe R03 AAA. Die professionelle Version hat neben einer höheren Kapazität auch die Fähigkeit, einen höheren Strom abzugeben, was beispielsweise bei Blitzgeräten für Kameras wichtig ist. Die höhere Kapazität und die Möglichkeit, die Pro-Version mit hohem Strom zu belasten, haben die Haltbarkeit dieser Zellen verringert, die in diesem Fall etwa 500 Ladezyklen beträgt.

Nach der erfolgreichen Einführung der neuen Generation von Akkus mit niedrigem Selbstentladungsgrad durch Sanyo haben auch andere führende Akkuhersteller wie Energizer, Duracell, Varta, GP, Fujitsu - neue Generationen von Akkus mit niedrigem Selbstentladungsgrad in ihr Angebot aufgenommen. Sie waren jedoch nicht in der Lage, die Marktposition der Eneloop-Akkus zu gefährden oder deren Qualität in Bezug auf die Anzahl der Ladezyklen oder den Selbstentladungsgrad im Laufe der Zeit zu erreichen. Auch ihr Ladegrad im Produktionsprozess war oft zu niedrig, was eine Verwendung direkt nach dem Kauf unmöglich machte.

Die Zellen der neuen Generation können als Ersatz für gewöhnliche Batterien (sofort einsatzbereit) in den meisten Geräten (z.B. Fernbedienungen, Wecker, tragbare Radios, MP3/MP4-Player, Taschenlampen usw.) verwendet werden. Beispiele für die neueste Generation von Zellen sind die Akkus Panasonic Eneloop, GP Recyko, Panasonic Evolta (früher Infinium) sowie Varta Ready2Use, Fujitsu, everActive.

Technologie der Ni-MH-Akkus der neuen Generation

Moderne Ni-MH-Akkus bestehen aus zwei Elektroden (Anode und Kathode), die durch einen porösen Separator aus Kunststoff voneinander getrennt sind. Alle Elemente der Zelle werden gerollt und in einem Metallbehälter untergebracht, der dann mit Elektrolyt gefüllt wird. Der Metallbehälter wird dicht mit einem Deckel verschlossen.

Die Selbstentladung von Ni-MH-Akkus erfolgt aus 3 Gründen:

• chemisches Auflösen der Kathode
• natürlicher Zerfall der Anode
• Verschmutzung der Anode

Wie wurde die Selbstentladung reduziert? - am Beispiel der Eneloop-Zellen

Das chemische Auflösen der Kathode wurde durch die Verwendung einer speziellen Legierung mit einer kristallinen Netzwerkstruktur (Superlattice Alloy) verringert. Der Einsatz dieser Legierung ermöglichte es auch, die Kapazität des Akkus zu erhöhen und den Innenwiderstand zu verringern, was wiederum die Verwendung eines höheren Entladestroms ermöglicht.
Ein zusätzlicher Vorteil der Verwendung dieser Legierung ist, dass zur Stabilisierung des gesamten Prozesses weniger Kobalt benötigt wird als bei Zellen, die nach der alten Methode hergestellt werden.
Die Anode wurde mit einem speziellen Metall geschützt, das ihren natürlichen Zerfall verlangsamt. Außerdem wurden der Elektrolyt und der Separator verbessert.

Was sind wichtige Aspekte der Nutzung und Wartung von Akkus der neuen Generation?

Diese Zellen benötigen keine spezielle Behandlung oder Formierung. Dennoch wird empfohlen, sie aufgrund der bestehenden Unterschiede im werkseitigen Ladezustand zunächst in einem geeigneten Ladegerät vollständig aufzuladen - dies gewährleistet eine optimale Leistung im Zielgerät und kann auch eine übermäßige Entladung neuer Akkus verhindern. Eine Ausnahme von dieser Regel können die Eneloop-Akkus sein - sie werden normalerweise gleichmäßig aufgeladen geliefert und sind sofort einsatzbereit. Akkus der neuen Generation haben auch keinen „Memory-Effekt“, wodurch sie ihre gesamte Kapazität nutzen. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass sie die besten Parameter erreichen, wenn sie mit einem fortschrittlichen Mikroprozessor-Ladegerät aufgeladen werden.

Worauf sollte man besonders achten bei der Nutzung von Akkus?

Für Akkus ist während des täglichen Gebrauchs die permanente, vollständige Entladung am schädlichsten. Daher ist es besonders wichtig, in dem Gerät nur die gleichen Akkus des gleichen Herstellers mit dem gleichen Ladezustand zu verwenden. Für den Akku ist häufige vollständige Entladung schädlich, daher ist es besser, ihn vor geplanter intensiver Nutzung aufzuladen. Unbenutzte Akkus sollten mindestens teilweise aufgeladen und am besten an einem kühlen Ort in einem speziellen Schutzbehälter aufbewahrt werden.

Sind alle auf dem Markt erhältlichen Akkus Zellen der neuen Generation?

Auf dem Markt sind weiterhin Akkus erhältlich, die in älterer Technologie hergestellt wurden. In ihrem Fall sollte man daran denken, sie vor der Verwendung aufzuladen. Sie können auch sehr schnell an Ladezustand verlieren - bis zu 30% am ersten Tag nach dem Laden. Darüber hinaus ist es ratsam, beim Kauf von Akkus auf deren Marke/Hersteller zu achten. Das geringste Risiko geht mit der Wahl von geprüften Akkus mit realistischen Parametern einher. Denken wir daran, dass für den Akku AA/R6 die technologisch höchstmögliche Kapazität etwa 2600 mAh beträgt, während es für R03 AAA etwa 1000 mAh sind. Auf dem Markt gibt es viele minderwertige Akkus mit erheblich überhöhten Parametern (sogar um 1000%) - der Kauf solcher Zellen führt in der Regel zu großer Enttäuschung und kann effektiv von der Verwendung jeglicher wiederaufladbarer Akkus abhalten.

Ein guter Akku ist nur ein Teil des Erfolgs - die Wahl des richtigen Ladegeräts ist ebenso wichtig.

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