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Warum funktionieren frische Ni-MH-Akkus in meinem Gerät nicht oder funktionieren sie viel schlechter als Einweg-Batterien?
Immer mehr Nutzer entscheiden sich, dem Trend umweltfreundlicher Lösungen zu folgen und Einweg-Batterien, insbesondere die sogenannten "Fingerbatterien" AA/AAA, durch wiederaufladbare Akkus zu ersetzen, die mehrfach aufgeladen werden können.
Wir kaufen markenstarke, leistungsfähige Ni-MH-Akkus, investieren in ein gutes Ladegerät, und dennoch arbeiten nicht alle unsere Haushaltsgeräte richtig mit der neuen Stromquelle zusammen. Was ist die Ursache, worauf sollte man achten? Wir laden Sie ein, unseren praktischen Leitfaden zu lesen.
Es ist ratsam, vor dem Lesen dieses Artikels zu unserem vorherigen Beitrag zurückzukehren "Was sind die Unterschiede zwischen einem 1,2V Ni-MH-Akku und einer 1,5V Alkalibatterie?" sowie „Batterien oder Akkus - die Wahl hängt vom Gerät ab!”
Wie Sie aus unseren Veröffentlichungen wissen, tolerieren die meisten Geräte Akkus vom Typ Ni-MH sehr gut und arbeiten problemlos mit ihnen zusammen. Diese Akkus bieten während des Betriebs eine ähnliche Spannung und sind in den Abmessungen mit typischen Batterien kompatibel.
In sehr seltenen Fällen kommt es jedoch vor, dass Geräte nicht korrekt mit Ni-MH-Akkus zusammenarbeiten und sich sogar nicht einschalten lassen.
Im Folgenden beschreiben wir die häufigsten Szenarien, in denen selbst frische Akkus nicht sehr effektiv arbeiten.
Zusätzlich zu den unten beschriebenen besonderen Situationen sollten wir, um die maximale Zuverlässigkeit neu installierter Akkus zu gewährleisten:
- sie aufladen vor der ersten Verwendung - selbst wenn es sich um völlig neue "einsatzbereite" Akkus handelt, hilft das Ausgleichen des Ladegrads vor der Verwendung, spätere Probleme mit zu tiefen Entladungen und einer schnellen Degradation frischer Zellen zu vermeiden,
- vermeiden Sie das Mischen verschiedener Akkus mit unterschiedlichen Ladegraden im Gerät,
- denken Sie daran, dass die Spannung der Akkus mit der Lagerung abnimmt - Ni-MH-Akkus haben die beste Entladecharakteristik (bieten die höchste Ausgangsspannung), wenn sie einige Stunden nach dem Herausnehmen aus dem Ladegerät verwendet werden,
- denken Sie daran, dass Akkus mit der Zeit altern, unabhängig von den Bedingungen ihrer Nutzung - nach einigen Jahren wird jeder Ni-MH-Akku mit deutlich erhöhtem Widerstand sehr unberechenbar arbeiten und zahlreiche Probleme verursachen können.
Für die Zwecke dieses Artikels teilen wir die Probleme von Geräten mit der Verwendung von Akkus in folgende Fälle ein:
1) Das Gerät lässt sich nicht mit Ni-MH-Akkus einschalten, selbst sofort nach dem Aufladen:
- unabhängig vom erforderlichen Stromverbrauch.
2) Das Gerät arbeitet mit Ni-MH-Akkus deutlich kürzer als mit Alkalibatterien, Einweg 1,5V:
a) in Geräten mit niedrigem Stromverbrauch, wo Batterien normalerweise viele Wochen zwischen den Wechseln halten, wie z.B. ausgewählte LED-Lampen, einfachste Taschenlampen, Uhren, Wetterstationen, Thermometer usw.
b) in Geräten mit hohem (auch impulsiv-momentanen) Stromverbrauch, wie z.B. einigen kabellosen Thermometern, Blutdruckmessgeräten, Insulinpumpen, starken LED-Taschenlampen, Gasanzündern in "Junkers"-Heizungen,
1) Akkus ermöglichen überhaupt nicht das Einschalten unseres Geräts, oder das Gerät schaltet sich nur für eine Sekunde ein - selbst sofort nach dem Herausnehmen der Akkus aus dem Ladegerät.
Hier ist definitiv die häufigste Ursache der fehlende Kontakt des Akkus im Batteriefach unseres Geräts.
Akkus sind anders konstruiert als Einwegbatterien, insbesondere an der positiven Pole-Seite. Es kommt vor, dass die "Spitze" des Akkus einfach nicht die Kontaktplatte oder Feder im Fach unseres Geräts berührt.
Ein aktuelles Beispiel sind aufgrund der COVID-19-Pandemie beliebte Pulsoximeter und berührungslose Seifenspender, bei denen der "Plus"-Pol des Akkus perfekt in die Mitte der verwendeten Druckfeder passt, ohne eine gute Verbindung zu ermöglichen.
In solchen Situationen ist die grundlegende Maßnahme eine visuelle Beurteilung, ob der betreffende Akku die Chance hat, die metallischen Kontakte im Batteriefach unseres Geräts zu berühren.
Denken Sie daran, dass Ni-MH-Akkus eine andere Bauweise an der positiven Pole-Seite haben - wie wir auf dem Bild zeigen, leitet nur die als 1A gekennzeichnete Fläche den Strom, während 2A ein Isolator ist. Unser Kontakt im Gerät muss das herausragende Element 1A berühren, andernfalls kann das Gerät sich möglicherweise nicht einschalten.
Alkalibatterien haben in diesem Fall eine deutlich größere Kontaktfläche, die auf dem Bild als 1B gekennzeichnet ist.
Wenn das Gerät trotz guter Kontakte immer noch nicht eingeschaltet wird, bleibt die Beurteilung, ob wir die Akkus korrekt aufgeladen haben.
Wenn die Spannung des Akkus während der Installation 1,30V überschreitet und der Akku nicht stark abgenutzt ist (mehrere Jahre alt oder mit stark erhöhtem Innenwiderstand), sollte jedes Gerät sich zumindest für einen Moment einschalten.
2) Unser Gerät lässt sich einschalten, arbeitet jedoch deutlich kürzer mit Akkus.
a) Geräte mit niedrigem Stromverbrauch.
Dies ist das einzige Szenario, in dem eine Alkalibatterie tatsächlich einen gewissen Vorteil hat und eine höhere Betriebsspannung als Ni-MH-Akkus bietet, wodurch sie eine effizientere Arbeit einiger Geräte ermöglicht.
In wenig anspruchsvollen Geräten wird selbst der leistungsstärkste Ni-MH-Akku eine geringere maximale Kapazität haben als eine gute Alkalibatterie - die Kapazität von Alkalibatterien, gemessen unter sehr niedrigen Lastbedingungen (ca. 5 mA und darunter) für die Größe LR03 AAA kann etwa 1400 mAh und 3000 mAh für LR6 AA betragen.
Es kommt jedoch vor, dass Akkus deutlich kürzer arbeiten, als es sich aus dem Kapazitätsunterschied ergibt.
In einem unglücklich gestalteten Gerät kann es vorkommen, dass die Batterie die Arbeit verweigert, wenn ihre Spannung auf etwa 1,25V oder sogar 1,30V sinkt. In Geräten mit niedrigem Stromverbrauch bedeutet ein Spannungsabfall der Alkalibatterie auf ein solches Niveau normalerweise immer noch eine nicht optimale Entladung von etwa 60-70% dieser Batterie. Trotz ungewisser Entladung arbeiten solche Batterien oft monatelang in dem Gerät. Die durchschnittliche Betriebsspannung der Alkalibatterie in solchen Geräten kann etwa 1,40V betragen.
Ein typischer Ni-MH-Akku bietet unabhängig von den Entladebedingungen eine durchschnittliche Betriebsspannung von etwa 1,20V-1,25V, wobei eine Spannung von 1,40V nur kurz nach dem Trennen vom Ladegerät beobachtet wird und in dem Zielgerät sehr schnell unter 1,30V fällt. In einem Gerät, das eine solche Spannung als zu niedrig erachtet, werden die Akkus einfach die Zusammenarbeit verweigern, obwohl sie noch zu 80-90% aufgeladen sind.
Dies ist eine relativ seltene Situation, da es auf dem Markt immer weniger Geräte gibt, die die in Batterien verbleibende Energie verschwenden - wenn wir jedoch auf ein solches Gerät stoßen, müssen wir leider akzeptieren, dass selbst Einwegbatterien dort nicht optimal genutzt werden und Ni-MH-Akkus viel früher die Arbeit verweigern werden.
Die höhere durchschnittliche Spannung von Alkalibatterien in einem solchen Szenario führt auch oft zu z.B. helleren (kontrastreicheren) Anzeigen auf LCD-Displays (z.B. in digitalen Uhren, Wetterstationen usw.).
Unabhängig von den erwähnten, seltenen Fällen von "Inkompatibilität" von Geräten mit Ni-MH-Akkus, denken Sie daran, dass Nickel-Metallhydrid-Akkus nicht für den Einsatz in Geräten mit sehr niedrigem Stromverbrauch empfohlen werden. Dies liegt an ihren Eigenschaften und der Tatsache, dass sie auch altern, wenn sie nicht verwendet werden. Bei so "träge" verwendeten Akkus kann der sogenannte "schleichende Batterieeffekt" auftreten, über den wir in einem anderen Artikel schreiben. Der Innenwiderstand erhöht sich, und der Akku kann Probleme beim Versuch, ihn aufzuladen, verursachen.
Die Verwendung von Ni-MH-Akkus in Geräten, in denen normale Einwegbatterien monatelang halten, bringt weder wirtschaftliche noch ökologische Vorteile mit sich.
2) Unser Gerät lässt sich einschalten, arbeitet jedoch deutlich kürzer mit Akkus.
b) Geräte mit hohem Stromverbrauch.
Ni-MH-Akkus werden unter solchen Arbeitsbedingungen immer effizienter arbeiten als Alkalibatterien und bieten eine höhere Kapazität sowie eine höhere durchschnittliche Betriebsspannung.
Trotzdem kommt es vor, dass einige Geräte Akkus immer noch schlecht tolerieren und vorzeitig deren Entladung signalisieren. Diesmal hat die Betriebsspannung keine große Bedeutung, sondern die Art und Weise, wie das Gerät die "Möglichkeiten" der Batterien überprüft.
Ein Gerät, das speziell für Alkalibatterien konzipiert wurde, insbesondere ein medizinisches Gerät wie z.B. ein Blutdruckmessgerät, muss hochzuverlässig sein und wiederholbare Ergebnisse liefern. Wie Sie aus unseren anderen Artikeln wissen, ist der Innenwiderstand einer Alkalibatterie etwa 4-5 mal höher als der eines Ni-MH-Akkus - das bedeutet, dass bei hohem Stromverbrauch auf einer Einwegbatterie ein viel höherer Spannungsabfall als auf einem Ni-MH-Akku entsteht, wodurch die Funktion des gesamten Geräts instabil und sehr unsicher sein kann.
Eine der einfachen Ideen, um Zuverlässigkeit und Wiederholbarkeit unter solchen Bedingungen zu gewährleisten, besteht darin, einen geeigneten "Puffer" an Spannung zu bestimmen, der vor dem Start des Kompressors im Blutdruckmessgerät erkannt werden muss.
Infolgedessen kann ein Gerät, das eine Startspannung von etwa 1,25-1,30V erkennt, unsicher sein, ob die Spannung unter der Zielbelastung nicht zu niedrig fällt (sogar auf 1,0V oder darunter) bei einer typischen Einwegbatterie - daher wird für die Sicherheit ein Batteriewechsel empfohlen. Ni-MH-Akkus liefern effizient hohe Ströme (ohne merklichen Spannungsabfall unter Last) auch wenn ihre Spannung unter 1,30V fällt, sodass es technisch keine Hindernisse gibt, um weiterhin in einem solchen Gerät zu arbeiten - jedoch in einem solchen Fall können sie sich möglicherweise nicht einschalten, obwohl sie noch zu 80-90% aufgeladen sind. Eine ähnliche Situation tritt bei einigen Zündern in Gasheizungen auf.
Wie im vorherigen Szenario nutzen solche Geräte die in Einwegbatterien gespeicherte Energie ineffizient und verursachen somit große Probleme mit Ni-MH-Akkus. Glücklicherweise gibt es immer weniger solcher Geräte auf dem Markt.
Ein weiterer Grund für die kürzere (obwohl normalerweise nur geringfügig) Arbeitszeit von Ni-MH-Akkus, z.B. in Spielzeugen, starken Taschenlampen usw., ist die Tatsache, dass Akkus mehr Leistung als eine typische Alkalibatterie abgeben können - so leuchtet z.B. ein LED-Scheinwerfer heller, aber kürzer mit Akkus, oder ein ferngesteuertes Auto fährt schneller, aber nicht so lange.
Natürlich sollten wir in diesem Szenario sowie in jedem anderen auch sicherstellen, dass die Akkus korrekt mit den Federn und Kontakten im Batteriefach unseres Geräts in Kontakt stehen - entgegen der Annahme ist dies ein relativ häufiges und oft ignoriertes Problem, das leicht identifiziert und behoben werden kann.
3. Warum empfiehlt der Hersteller nicht oder verbietet sogar die Verwendung von Ni-MH-Akkus?
Das Problem betrifft eine sehr kleine Gruppe von Geräten. Am häufigsten handelt es sich um Geräte mit hohem Stromverbrauch, sodass es scheinen könnte, dass Akkus die bessere Wahl sein sollten.
Es kann zwei Gründe geben. Der Hersteller weiß im Voraus, dass der Mechanismus zur Erkennung von "schwachen" Batterien nur mit Alkalibatterien korrekt funktioniert und sein Gerät gemäß dem Szenario 2b schnell die Zusammenarbeit mit Ni-MH-Akkus verweigern wird.
Häufiger ist jedoch das Problem nicht die zu niedrige Startspannung, sondern die zu hohe durchschnittliche Betriebsspannung von Ni-MH-Akkus. Einfache Geräte, bei denen der Stromverbrauch nur durch einen einfachen Widerstand begrenzt wird, sind auf eine bestimmte Stromquelle mit einer bestimmten Betriebsspannung ausgelegt. Ni-MH-Akkus zeigen aufgrund ihres viel niedrigeren Innenwiderstands in solchen Anwendungen deutlich höhere Betriebsspannungen als Alkalibatterien.
Bei der Verwendung eines so einfachen "Regulators" auf Basis eines Widerstands wird dies direkt in einen höheren Stromverbrauch durch ein solches Gerät umgesetzt und "zwingt" es, mit höherer Leistung zu arbeiten. Es könnte scheinen, dass in vielen Fällen der Effekt positiv sein wird - z.B. ein reaktionsschnellerer Motor, eine heller leuchtende LED-Taschenlampe usw.
Leider kann es in einigen Fällen, wenn der Hersteller die Verwendung von Akkus nicht vorgesehen hat, zu Überhitzung und Zerstörung elektronischer Komponenten und damit des gesamten Geräts kommen.
Wie bei den anderen Situationen ist es heutzutage selten, solche Geräte auf dem Markt zu finden.
Wir hoffen, dass dieser Artikel die möglichen Gründe für die schwache Zusammenarbeit von Geräten mit Akkus einfach und umfassend beschreibt.
Wenn Sie ein Gerät haben, das in kein beschriebenes Szenario passt und weiterhin Probleme mit Akkus verursacht, ermutigen wir Sie, einen Kommentar zu hinterlassen - wir werden versuchen, jedes Rätsel zu lösen.
Autor: Michał Seredziński
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