Akkumulatoren sind heutzutage eine unverzichtbare Energiequelle in der modernen Kommunikations-Elektronik, im Videobereich, oder in der Werkzeugtechnik. Um so wichtiger ist die richtige Behandlung der verschiedenen Akku-Typen, damit eine optimale Kapazität und Nutzungsdauer erreicht wird.

Wir haben deshalb diese kleine Fibel zusammengestellt, um die Vor- und Nachteile der verschiedenen Akku-Typen aufzuzeigen.

Der bekannteste und preisgünstigste Akku-Typ ist der NiCad-Akku, er ist der Urvater der Trockenakkus. Leider sind die Komponenten dieses Akku-Typs ziemlich giftig und müssen als Sondermüll entsorgt werden.

Ein großer Nachteil der NiCad-Akkus ist auch das Auftreten des sogenannten Memory-Effektes. Wird der Akku nicht definiert entladen und wiederaufgeladen, "merkt" sich die Zelle den jeweiligen Kapazitätszustand und läßt sich dann nicht mehr vollständig entladen. Ein Kapazitätsverlust ist die Folge.

Die von den meisten Herstellern mitgelieferten Billigladegeräte tragen zu einem schnellen Akkuverschleiß bei. Entgegenwirken kann man diesem Effekt durch moderne, "intelligente" Ladegeräte, die den Akku vor dem Laden definiert entladen.

Eine NiCad-Zelle besteht aus einer positiven Sinterelektrode und einer negativen Elektrodeposit-Elektrode. Das meist spiralförmig aufgewickelte Trägermaterial der Elektroden (Nickel und Cadmium) ist in ein zylindrisches Stahlblechgehäuse eingebettet. Ein Überdruckventil am Deckel des Gehäuses schützt bei Verpolung oder Überschreiten des Ladestroms.

Die Energieerzeugung erfolgt durch Austausch der Elektronen zwischen den Elektroden in der Elektrolytumgebung. Als Elekrolyt dient Kalilauge.

NiCad-Akkus werden mit 1/10 der Nennkapazität bei konstantem Strom ca. 14 Stunden geladen. (Normalladung) Beispiel: Eine Mignonzelle mit 500 mAh sollte 14 Stunden mit einem konstanten Strom von 50 mA geladen werden.

Eine Überladung bis 1/10 ist in der Regel unbedenklich, sollte aber bei Zellen mit Masseelektroden vermieden werden.

Die Erhaltungs- oder Pufferladung, d.h. die zulässige unbegrenzte Dauerladung darf maximal  1/20 betragen. Beispiel: Eine Mignonzelle mit 500 mAh darf dauernd mit 16-25 mA geladen werden.

Eine Schnelladung darf nur bei Zellen mit Sinterelektroden durchgeführt werden. Es sollte darauf geachtet werden, daß der Akku nur bis zu seiner Nennkapazität vollgeladen wird. Vorher entlädt man die Zellen auf ca. 0,8 Volt Zellenspannung. Die Ladezeit in Stunden errechnet man, indem man die Kapazität in mAh durch den Ladestrom in mA dividiert und mit 1,4 multipliziert. Formel: (T=K:I * 1,4)

Durch die Schnelladung erreicht eine Zelle nur ca. 85-95% ihrer Nennkapazität. Lädt man sie anschließend mit Normalladung 1-2 Stunden, so wird die volle Kapazität erreicht. 

Alle Angaben beziehen sich auf eine Umgebungstemperatur von 20° C. Höhere Temperaturen bedingen eine Erhöhung des Ladestroms, bei niedrigeren Temperaturen sollte der Ladestrom abgesenkt werden.

Quasi als Nachfolger des NiCad-Akkus hat sich der immer noch relativ preiswerte NiMH-Akku durchgesetzt. Er kommt meist in preisgünstigeren Handies und Laptops zum Einsatz.

Bei diesem Akkutyp ist der Memory-Effekt zwar deutlich geringer, aber immer noch vorhanden. Bei der Umweltfreundlichkeit hat der NiMH-Akku die Nase vorne, er enthält wesentlich weniger giftige Stoffe, als der NiCad-Akku.

Nickel-Metallhydrid-Akkus besitzen eine höhere Energiedichte als NiCad-Akkus, d.h. es können höhere Kapazitäten bei gleichem Gewicht und Volumen erreicht werden. Die Zellenspannung beträgt wie beim NiCad 1,24 Volt.

Anders als bei NiCad-Zellen, basiert die Energieerzeugung auf einer chemischen Reaktion von Wasserstoff und einer Nickelverbindung. Die negative Elektrode besteht aus einer wasserstoffspeichernden Metallegierung, die positive aus einer Nickellegierung. Da der Wasserstoff drucklos gespeichert wird, entfällt die Gefahr eines Überdrucks.

Ein Nachteil der NiMH-Zelle ist die Empfindlichkeit gegen eine Überladung und die relativ hohe Selbstentladung. Auch hohe Entladeströme können von diesem Akkutyp nicht abgegeben werden.

Neue Maßstäbe in jeder Hinsicht setzt der seit Mitte 1990 erhältliche Li-Ion-Akku. Hinsichtlich der Speicherdichte, der Baugröße und des Gewichts ist dieser Typ fast unschlagbar, aber leider auch etwas teurer.

Durch seine Zellenspannung von 3,6-3,8 Volt braucht man für viele Anwendungen nur noch eine Zelle. Ein Memory-Effekt ist praktisch nicht vorhanden, das Nachladen kann deshalb jederzeit, bei jedem Kapazitätszustand erfolgen.

Ein kleiner Nachteil ist die Temperaturabhängigkeit einer solchen Zelle. Die empfohlene Betriebstemperatur beträgt 5-30° C, außerhalb dieses Bereichs ist die Kapazität dementsprechend geringer.

Das Funktionsprinzip einer Li-Ion-Zelle ähnelt der eines NiCad-Akkus. Die Energie wirdebenso durch Austausch der Elektronen zwischen den Elektroden erzeugt.

Allerdings dient hier als Elektrolyt ein gelöstes Lithium-Salz, in dem während des Ladens Lithium-Ionen gespeichert werden. Die positive Elektrode besteht hier aus Kohlenstoff.