Viele kennen das Problem, sei es im Handy, oder im Notebook, im Walkman, Discman oder bei ganz normalen (Akku-)Mignonzellen.... der Akku mag nicht mehr! Ich möchte anbei ein paar Tipps geben, wie man Akkus richtig lädt, lagert, pflegt usw..

Akkutypen: Bleiakkus (Pb), Nickel-Cadmium Akkus (NiCd), Nickel-Metallhydrid (NiMh), Lithium-Ionen Akkus (Li-Io), Lithium-Polymer Akkus (Li-Io Polymer)

Allgemeines:
Während früher noch sehr häufig Nickel-Cadmium Akkus anzutreffen waren, sind diese heutzutage (fast) ausgestorben ;-).
Da sie im Gegensatz zu NiMh-Akkus hochstromfähig sind (sowohl laden als auch entladen) werden Sie heute eigentlich v.a. zum Betrieb von RC-Cars verwendet, da hier Ströme von mehr als 40A fließen sind hier NiMh Akkus nur vereinzelt anzutreffen. Vom Ladeverfahren entsprechen Sie den NiMh Akkus, wobei sie nicht so empfindlich sind. Erstmals wurden sie 1950 entwickelt. 
Der große Nachteil von NiCd Akkus ist der sog. "Memory-Effekt". Dieser tritt vorallem dann auf, wenn man den Akku nicht vollständig entlädt. Es kommt zu Ablagerungen (Salze), die den Aufladeprozess beeinträchtigen, wodurch sich die Kapazität des Akkus verringert, d.h die Spannung früher abfällt. Selten helfen sog. "Refresh-Zyklen" bei denen der Akku mehrere Male ge- und entladen wird (meist 5-10mal). Diese Zyklen sind aber beim Formatieren der (Akku-)Zelle äußerst sinnvoll (also wenn der Akku neu ist). Der Akku wird auf seine maximale Kapazität konditioniert. 
Die Spannung pro Zelle beträgt 1,2 Volt (1,18 V)

- Der NiCd Akku hat eine maximale Lebensdauer von ca. 1000 Ladezyklen, in der Praxis liegt dieser Wert aber nur bei ca. 200-400 Zyklen

Aufbau: 
Die Elektroden des NiCd Akkus bestehen aus Nickelblechen, die im ungeladenen Zustand von Cadmium(II)- bzw. Nickel(II)-hydroxid umgeben sind. Als Elektrolyt wird Kalilauge verwendet (pH 14 !!!)

Beim Laden entsteht am Minuspol der Stromquelle elementares Cadmium, am Pluspol  Nickel(III)-hydroxid-oxid, NiO(OH). 
Beim Entladen laufen folgende Redoxreaktionen ab:

Minuspol:     Cd + 2 OH^- -> Cd(OH)₂ + 2e^-

Pluspol:        NiO(OH) + e^- + H₂O -> Ni(OH)₂ + OH^-

Bild 1 (available soon)

Lagerung: 
Man sollte NiCd Akkus vollgeladen (!!!) an einem kühlen Ort lagern (Keller oder auch Kühlschrank möglich). Spätestens nach 1-1,5 Jahren sollte man den Akku dann einen "Refresh-Zyklus" gönnen. Nach meinen Erfahrungen kann man NiCd Akkus ohne weiteres nach 5 Jahren noch verwenden, wenn o.g. Lagermaßnahmen eingehalten wurden, allerdings muss man dann Kapazitätsverluste von bis zu 25% hinnehmen.

Ladetechnik:
Es gibt für NiCd Akkus meines Erachtens nur zwei relevante Ladeverfahren:

-Laden der NiCd Zellen mit sehr geringem Strom, also 1/10 der Kapazität über 14h.    Da der Ladestrom so niedrig ist, kann man die Akkus auch ohne weiteres ein paar Stunden länger laden lassen.

-Delta-Peak-Ladeverfahren (mit und ohne NTC) Bei allen Akkus steigt während des Ladens die Spannung (irgendwie logisch...) Ist der Sättigungspunkt erreicht fällt sie wieder ein Stück ab. Ladegeräte, die mit Delta Peak ausgestattet sind, messen während des Ladevorgangs die Spannung und schalten kurz nachdem der Sättigungspunkt, also die maximale Spannung erreicht ist auf Erhaltungsladung. Die Erhaltungsladung wird gepulst, d.h. es fließt nur für Bruchteile von Sekunden Strom. Diese Art von Ladung hat den Zweck die Kapazität zu erhalten und so die Selbstentladung auf "null" zu minimieren, zudem wird beim Akku die Kapazität durch die Methode nicht verringert. Es gibt auch Delta-Peak Ladegeräte, die zusätzlich mit einem Temperaturfühler ausgestattet sind (NTC), da nach dem Sättigungspunkt die Temperatur des Akkus ansteigt bietet dies noch höhere Sicherheit)

Von Ladetechniken, die mit Zeitschaltuhr arbeiten halte ich um ehrlich zu sein nichts. Jeder Akku ist verscheiden und man kann nie genau errechnen, wie lange man diese laden muss. Im Endeffekt erreicht man nicht die volle Kapazität, oder der Akku wird überladen und nach und nach zerstört.

Ladestromstärke:
NiCd Akkus vertragen ziemlich hohe Ladeströme. Bei qualitativ hochwertigen Akkus kann man ruhigen Gewissens mit bis zu 3C laden (C=capacity).
Bsp: ein NiCd Akku mit 2A Kapazität kann locker 6 A Ladestrom vertragen.

Zu beachten ist, das man mit Schnellladen, oder beschleunigtem Laden den Akku nur zu 80% laden kann, die restlichen 20 % erfolgen durch die Impulsladung. Ein Überladen ist für jeden Akku absolut (irgendwann zumindest) tödlich, daher empfehle ich nur mit Delta-Peak Ladegeräten zu laden. Gute Ladegeräte gibt es bei www.conrad.de für einen Preis ab etwa 200-300 DM. Im Modellbau werden zum Teil sehr professionelle Ladegeräte verwendet, bei der Geräte von bester Qualität gut und gerne über 500 DM kosten. ( z.B. http://www.robbe.de Infinity 2 )

Empfehlenswerte NiCd Zellen: Sanyo, Saft, Varta, Panasonic

Nickel-Metall-Hydrid Akkus

Allgemeines:
Der NiMh Akku  ist besonders für "Haushaltsanwendungen" wie Schnurloses Telefon, Handy, Walk-, Disc-, MD-Man anzutreffen, da bei diesen Anwendungsgebieten nur relativ geringe Ströme fließen. Der NiMh Akku ist heutzutage nahezu überall anzutreffen und vereint viele positive Eigentschaften:

- leichter als NiCd Akkus
- umweltfreundlich, da keine Schwermetalle enthalten sind
- besitzt eine höhere Energiedichte als NiCd Akkus
- hat nur einen geringen Memory Effekt
- kann mit derselben Ladetechnik wie NiCd Akkus geladen werden
- die Spannung pro Zelle beträgt ebenfalls 1,2 Volt
- höhere Energiedichte als NiCd Akkus
- kostengünstig

Aber....

- NiMh Akkus sind nicht hochstromfähig und sollten höchstens mit 0,3-0,5 facher C geladen werden.
- NiMh Akkus müssen von Beginn konditioniert werden, da sie sonst nicht ihre volle Leistungsfähigkeit entfalten können (gilt auch für NiCd Akkus)
- der Lazy Battery Effekt ist bei NiMh Akkus stärker als bei NiCd Akkus
- nicht geeignet beim Einsatz niedriger Temperaturen (max. -5-0°C)
- Selbstentladung bei 1-2 % der Kapazität/Tag

Der erstmals 1975 eingeführte NiMh Akku ist eine deutliche Verbesserung zum NiCd Akku. Er ist Ladetechnisch abwärtskompatibel (bei Li-Io nicht der Fall) und zum anderen umweltfreundlicher. Auch der Memory Effekt ist bei diesem Akkutyp stark minimiert (VORSICHT: eine Zeit lang glaubten viele, dass NiMh-Akkus diesen Effekt nicht haben, was nicht richtig ist.).

- Der NiMh Akku hat eine durchschnittliche Lebensdauer von ca. 300-500 Ladezyklen

Lagerung:
Der NiMh Akku sollte im Gegensatz zum NiCd Akku entladen gelagert werden, um eine Oxidation der Kathode bzw. Anode zu verhindern. Nach spätestens einem Jahr sollte man den Akku nachladen, oder einen Refresh-Zyklus durchführen.

Ladetechnik:
Der NiMh ist dies bezüglich sehr empfindlich, da er nicht hochstromfähig ist, d.h. er sollte maximal mit 0,3-0,5 facher C geladen werden (speziell gekennzeichnete Akkus vertragen auch 1C). Die Ladetechnik, die zu empfehlen ist, ist mit der der NiCd Akkus identisch. Obwohl der NiMh Akku einen verminderten Memory Effekt besitzt versuche ich Zwischenladungen (also wenn der Akku noch nicht ganz leer ist) zu vermeiden, ansonsten sollte der Akku vielleicht einmal pro Woche bei häufiger Benutzung entladen werden.

Aufbau:
Die Elektroden des NiMh Akkus bestehen aus Nickelblechen, die im ungeladenen Zustand von Metallhydriden umgeben sind. Als Elektrolyt wird ebenfalls starke Lauge also meist Kalilauge verwendet.

Empfehlenswerte Zellen: GP (Greenpower), Panasonic, Saft, Sanyo

Lithium-Ionen Akku

Allgemeines: 
Der erst 1990 eingesetzte Lithium-Ionen Akku ist der mit Abstand beste Akku auf dem Konsumermarkt. Er verwendet andere Ladetechniken, als NiCd- bzw. NiMh-Akkus und wird daher meist nur in Hochleistungsanwendungsbereichen eingestzt, bei dem der Akku extrem viel leisten muss, z.B. Camcorder, Handy, diverse MD Player. Der Lithium Ionen Akku hat folgende Eigenschaften:

- sehr leicht
- umweltfreundlich
- sehr hohe Energiedichte
- hat keinerlei Memory- oder Lazy-Battery Effekte
- Zellspannung von 3,6 Volt
- hochstromfähig
- integrierte Ladeeleketronik
- 0,1- 0,3% Selbstentladung pro Tag

Aber:

- sehr teuer
- kann nur mit eingebauter Ladeelektronik geladen werden
- andere Spannung pro Zelle als NiMh-, NiCd-Akkus (3,6V)

- Der Li-Io Akku hat eine durchschnittliche Lebensdauer von ca. 300-400 Ladezyklen

Ladetechnik:
Li-Io Akkus werden nach dem I/U Ladeverfahren geladen. Zunächst wird der Akku mit konstanter Spannung geladen (4V), selbst minimale Abweichungen können die Zelle fast komplett zerstören, da die Ladelektronik eingebaut ist, spielt dies aber keine so große Rolle (okay, dadurch sind eben Li-Io Akkus so teuer, aber auch so gut ;-)). Erreicht die Zelle ihre maximale Spannung wird weiter mit konstanter Stromstärke (Erhaltungsladung) geladen. Wie jeder Akku sollte der Li-Io Akku mit Refresh-Zyklen konditioniert werden. Es gilt zu beachten, dass der Akku nur durch die Geräte entladen werden soll, für die er konzipiert ist, da diese ab einer gewissen Spannung abschalten vgl. Handy. 
Eine manuelle Entladung ist für die Zelle tödlich. Ist der Li-Io Akku einmal tiefenentladen so verschwindet die Polarität und die Akkuzelle ist kaputt. 
Memory und Lazy Battery Effekte gibt es bei Li-Io Akkus nicht. Eine Entladung (mit dem dafür konzipierten Gerät beispielsweise Handy) bis sich das Gerät abschaltet hat aber noch nie geschadet und ich rate dies bei häufiger Benutzung alle 2 Monate wenigstens einmal durchzuführen.

Ladestromstärke:
Die maximale Ladestromstärke ist ziemlich unterschiedlich, bis jetzt sind mir aber nur Werte zwischen 0,5-0,9 C bekannt. 

Aufbau:
Der Lithium-Ionen Akku hat einen speziellen Aufbau und benötigt eine Elektrolyt Flüssigkeit (die schwimmt eben rum, dehalb auch Ionen.......). Zudem hat er eine Ummantelung aus Metall um ein Auslaufen der Elektrolytflüssigkeit zu verhindern. Näheres ist mir zum Aufbau leider nicht bekannt (blöde Chemiebücher)

Lagerung
Der Li-Io Akku muss nach einem Jahr wieder geladen werden, da sonst das Risiko einer Tiefenentladung sehr hoch ist. Er sollte ebenfalls an einem kühlen Ort gelagert werden.

Was ist der Unterscheid zu einem Lithium-Polymer Akku?

Der Unterschied besteht lediglich im Aufbau: Der Li-Io Akku benötigt eine Elektrolyt Flüssigkeit und somit eine Schutzummantelung aus Metall. Der Lithium-Polymer Akku ist hingegen aus vielen Schichten aufgebaut, wie eine Waffel (daher auch Polymer = viele Teilchen) und benötigt keine Elektrolytflüssigkeit. Aufgrund diesem Aufbau könnte man Akkus in sämtlichen Formen erschaffen, vgl. teilen einer Waffel mit einem Messer (:-). Die Gewichtseinsparung durch den Wegfall der Metallummantelung und der Elektrolytflüssigkeit ist nicht zu verachten. Die Energiedichte von Li-Io und Li-Io Polymer Akkus ist gleich.

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