Batterien und Akkus

Symbol

Wirkung

Batterien liefern Gleichstrom.

Sie liefern eine bestimmte Spannung und haben eine bestimmte Kapazität.

• Spannung in V

• Kapazität in Ah oder mAh

• Kapazität ist Strom mal Zeit: C = I * t

• Eine Batterie mit 750mAh kann 10 Stunden lang 75mA liefern: 750mAh 10h = 75mA

Arten von Batterien

• Eine Primärzelle liefert elektrische Energie

• einmalig

• ohne vorherige Aufladung.

• Ein Akkumulator liefert elektrische Energie

• mehrmals

• nach vorheriger Aufladung.

Typen von Batterien

Typ	Art	Zellenspannung	Minimale Zellenspannung
Zink-Kohle	Primärzelle	1,5V	0,8V
Alkali-Mangan	Primärzelle	1,5V	0,8V
Lithium	Primärzelle	3V
Lithium-Thionyl-Chlorid	Primärzelle	3,6V	2,0V
Nickel-Metall-Hydrid (NiMH)	Akkumulator	1,2V	0,85V bis 1,0V
Nickel-Cadmium (NiCd)	Akkumulator	1,2V	1,0V
Blei	Akkumulator	2V	1,75V
Li-Ion (Lithium Ionen)	Akkumulator	3,6V	3,0V
LiPo (Lithium Polymer)	Akkumulator	3,6V	3,0V
LiFePo (Lithium Eisen Phosphat)	Akkumulator	3,3V	2,0V

Siehe auch LiPo-Akkus

Bauformen von Batterien

Natürlich gibt es noch viel mehr Bauformen. Hier sind nur die gebräuchlichsten aufgeführt.

Bauform	Name	Größe ca.
AA	Mignon	Ø 14,5mm × 50,5mm
AAA	Micro	Ø 10,5mm × 44,5mm
AAAA	Mini	Ø 8,3 mm × 42,5mm
C	Baby	Ø 26mm × 50mm
D	Mono	Ø 34mm × 61,5mm
N	Lady	Ø 12mm × 30mm
CR2016	Knopfzelle	Ø 20mm × 1,6mm
CR2032	Knopfzelle	Ø 20,5mm × 3,2mm
CR2450	Knopfzelle	Ø 24,5mm × 5mm
	Flachbatterie	65mm × 61mm × 21mm
1604	9-Volt-Block	48mm × 26mm × 17mm
14500	Mignon	Ø 14mm x 50mm
18650		Ø 18mm x 65mm
26650		Ø 26mm x 65mm

• Die Zahlen wie CR2016 oder 18650 geben die Masse der Batterie an mit ddlll. Dabei ist dd der Durchmesser in mm und lll die Länge in Zehntel Millimetern.

• Z.B. hat eine Batterie 14500 einen Durchmesser von 14mm und eine Länge von 50mm.

Spannung und Kapazitäten

In der folgenden Tabelle sind einige gebräuchliche Batterietypen und -bauformen aufgeführt.

Bauform	Name	Typ	Art	Spannung	Kapazität
AA	Mignon	NiMH	Akku	1,2V	1500mAh - 2500mAh
AA	Mignon	Alkali-Mangan	Primär	1,5V	2000mAh - 3000mAh
AAA	Micro	NiMH	Akku	1,2V	750mAh - 1100mAh
AAA	Micro	Alkali-Mangan	Primär	1,5V	750mAh - 1250mAh
AAA	Micro	Lithium	Primär	1,5V	1000mAh - 1250mAh
AAAA	Mini	Alkali-Mangan	Primär	1,5V	500mAh - 650mAh
C	Baby	NiMH	Akku	1,2V	2200mAh - 5500mAh
C	Baby	Alkali-Mangan	Primär	1,5V	7000mAh - 8000mAh
D	Mono	NiMH	Akku	1,2V	2200mAh - 11000mAh
D	Mono	Alkali-Mangan	Primär	1,5V	15000mAh - 18000mAh
CR2016	Knopfzelle	Lithium	Primär	3V	75mAh - 100mAh
CR2032	Knopfzelle	Lithium	Primär	3V	200mAh - 250mAh
CR2450	Knopfzelle	Lithium	Primär	3V	500mAh - 600mAh
	Flachbatterie	Zink-Kohle	Primär	4,5V	2000mAh
	Flachbatterie	Alkali-Mangan	Primär	4,5V	4000mAh - 6000mAh
1604	9-Volt-Block	NiMH	Akku	9V	150mAh - 300mAh
1604	9-Volt-Block	LiPo	Akku	9V	300mAh - 500mAh
1604	9-Volt-Block	Alkali-Mangan	Primär	9V	500mAh - 600mAh
1604	9-Volt-Block	Lithium	Primär	9V	900mAh - 1200mAh
14500	Mignon	LiPo	Akku	3,6V	600mAh - 1100mAh
14500	Mignon	LiFePo	Akku	3,2V	400mAh - 700mAh
18650		LiPo	Akku	3,6V	2200mAh - 5500mAh
18650		LiFePo	Akku	3,2V	1100mAh - 1500mAh
26650		LiPo	Akku	3,6V	3300mAh - 5500mAh
26650		LiFePo	Akku	3,2V	2400mAh - 4000mAh

Flachbatterie, 9-Volt-Block, LiPo-Akku 18650, LiPo-Akku mit Überlastschutz, Mignon, Micro und Knopfzelle CR2035

Akkumulatoren

• Akkumulatoren dürfen nicht tiefentladen (minimale Spannung) und überladen (Ladeschlussspannung) werden.

• Eine gute Regel ist, den Akku in 10 Stunden zu entladen, d.h. der Entladestrom sollte etwa C/10h betragen.

• Eine gute Regel ist, den Akku in 10 Stunden zu laden, d.h. der Ladestrom sollte etwa C/10h betragen.

• Oder die Angaben des Herstellers beachten.

Typ	Typische Spannung	Minimale Spannung	Ladeschlussspannung	Ladefaktor
NiCd	1,2V	0,8V bis 0,9V	1,4V	66%
NiMH	1,2V	1,0V (0,8V bis 0,9V)	1,4V	66%
Li-Ion	3,6V	3,0V	4,20V ±0,05V	90%
LiPo	3,6V	2,5V - 3,0V	4,20V ±0,05V	90%
LiFePo	3,3V	2,0V - 2,8V	3,6V ±0,05V	90%
Blei	2,0V	1.75V	2,25V - 2,3V (2,4V)	50% bis 92%

• Der Ladefaktor (Ladewirkungsgrad) gibt an, wie viel von der in einen Akku eingebrachten Ladung wieder entnommen werden kann.

• Die Ladeschlussspannung von NiCd-Akkus und NiMH-Akkus kann nicht einfach als Kriterium für eine vollständige Ladung herangezogen werden. Meistens ist eine komplexe Schaltung erforderlich.

• Entweder wird die Temperatur des Akkus oder

• leichtes Absinken der Ladespannung als Kriterium herangezogen.

• Einfache Ladegeräte für NiMH-Akkus laden nach einer vollständigen Entladung für 14h nicht zu 100% auf, um eine Überladung zu vermeiden.

• NiCd-Akkus haben die Eigenschaft, dass sie bei häufiger Teilentladung an Kapazität zu verlieren. Dieses wird als Memory-Effekt bezeichnet. Bei NiMH-Akkus ist der Memory-Effekt weniger ausgeprägt.

• Es gibt NiMH-LDS-Akkus mit geringer Selbstentladung (Low Self Discharge, LDS), die sich um weniger als 0,5% pro Monat entladen, im Vergleich zu 30% bei normalen NiMH-Akkus.

• Manchmal wird die minimale Spannung von Li-Ion-Akkus und LiPo-Akkus mit 2,5V angegeben. Die 3V sind sicherer und zwischen 3V und 2,5V fällt die Spannung schnell ab. Es kann nur sehr wenig zusätzliche Energie entnommen werden. Siehe: LiPo-Akkus.

• Blei-Akkus sollten nicht über 2,4V geladen werden. Zur Ladungserhaltung werden sie dann mit 2,25V bis 2,3V geladen.

Entladekurven von Batterien

Zusammenfassung Akkumulatoren

Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten Daten der gebräuchlichsten Akkumulatortypen zusammen.

Spezifikationen	Blei	NiMH	NiMH LDS	Lithium-  Mangan-Oxid	Lithium-  Eisen-Phosphat
Lebenszyklen  (80% Entladung)	200 bis 300	300 bis 500	300 bis 500	500 bis 1000	1000 bis 2000
Schnellladezeit	8 bis 16h	2 bis 4h	2 bis 4h	1h oder weniger	1h oder weniger
Überladungstoleranz	hoch	niedrig	niedrig	gering  niemals Erhaltungsladung	gering  niemals Erhaltungsladung
Selbstentladung / Monat bei (25°C)	3% bis 20%	30%	< 0,5%	<5%  Schutzschaltung +3%	<5%  Schutzschaltung +3%
Zellenspannung	2V	1,2V	1,2V	3,8V	3,3V
Ladeschluss-  spannung (V/Zelle)	2,40  Erhaltung 2,25	Erkennung der vollen Ladung komplex	Erkennung der vollen Ladung komplex	4,20 ±0,05	3,60 ±0,05
Entladeschluss-  spannung (V/Zelle)	1,75	0,9 bis 1,05	0,9 bis 1,05	2,50 bis 3,00	2,0 bis 2,8
Spitzenlaststrom  Bestes Ergebnis	5C  0,2C	5C  0,5C	5C  0,5C	>30C  <10C	>30C  <10C
Ladetemperatur	-20°C bis 50°C	0°C bis 45°C	0°C bis 45°C	0°C bis 45°C	0°C bis 45°C
Entladetemperatur	-20°C bis 50°C	-20°C bis 65°C	-20°C bis 65°C	-20°C bis 60°C	-20°C bis 60°C
Ladefaktor	50% bis 92%	66%	66%	90%	90%
Memory-Effekt	nein	moderat	moderat	nein	nein
Erforderliche Wartung	3 bis 6 Monate (Nachladung)	60 bis 90 Tage (Entladung)	60 bis 90 Tage (Entladung)	Nicht erforderlich	Nicht erforderlich
Kosten	niedrig	moderat	moderat	hoch	hoch

• Lithium-Akkus vertragen keine Erhaltungsladung.

• Für die Erkennung der Vollladung von NiMH-Akkus ist meistens ist eine komplexe Schaltung erforderlich, die

• entweder die Temperatur des Akkus oder

• ein leichtes Absinken der Ladespannung als Kriterium heranzieht.