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 750 mAh kann 10 Stunden lang 75 mA liefern: 750 mAh = 75 mA * 10 h

Arten von Batterien

• Eine Primärzelle liefert elektrische Energie:

• einmal

• ohne vorheriges Aufladen.

• Ein Akkumulator liefert elektrische Energie:

• mehrmals

• nach vorheriger Aufladung.

Typen von Batterien

Typ	Art	Zellenspannung	Maximale Zellenspannung	Minimale Zellenspannung
Zink-Kohle	Primärzelle	1,5 V	1,55 V bis 1,63 V	0,8 V
Alkali-Mangan	Primärzelle	1,57 V	1,57 V bis 1,63 V	1,0 V
Lithium	Primärzelle	3,0 V	3,00 V bis 3,30 V	2,0 V
Lithium-Thionyl-Chlorid	Primärzelle	3,65 V	3,65 V bis 3,67 V	3,0 V
Nickel-Metall-Hydrid (NiMH)	Akkumulator	1,2 V	Siehe Akkumulatoren	0,85 V bis 1,0 V
Nickel-Cadmium (NiCd)	Akkumulator	1,2 V	Siehe Akkumulatoren	1,0 V
Blei	Akkumulator	2 V	Siehe Akkumulatoren	1,75 V
Li-Ion (Lithium-Ionen)	Akkumulator	3,6 V	Siehe Akkumulatoren	3,0 V
LiPo (Lithium-Polymer)	Akkumulator	3,6 V	Siehe Akkumulatoren	3,0 V
LiFePo (Lithium-Eisenphosphat)	Akkumulator	3,2 V	Siehe Akkumulatoren	2,0 V

Zellenspannung	Typische Zellenspannung einer neuen Primärzelle bzw. eines neuen Akkumulators
Maximale Zellenspannung	Maximale Zellenspannung einer neuen Primärzelle
Minimale Zellenspannung	Maximale Zellenspannung unter der eine Primärzelle oder ein Akkumulator praktisch leer ist

Die maximale Spannung beim Laden eines Akkumulators wird Ladeschlussspannung genannt. Siehe dazu Akkumulatoren.

Siehe auch LiPo-Akkus

Bauformen von Batterien

Natürlich gibt es noch viele andere Bauformen. In der folgenden Tabelle sind nur die gebräuchlichsten aufgeführt.

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

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

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

Spannungen und Kapazitäten

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

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

Flachbatterie, 9-Volt-Block, LiPo-Akku 18650, LiPo-Akku mit Überlastschutz, Mignon, Micro und Knopfzelle CR2032

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/10 h betragen.

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

• Oder die Angaben des Herstellers beachten.

Typ	Typische Spannung	Minimale Spannung	Ladeschlussspannung	Ladefaktor
NiCd	1,2 V	0,8 V bis 0,9 V	1,4 V	66 %
NiMH	1,2 V	1,0 V (0,8 V bis 0,9 V)	1,4 V	66 %
Li-Ion	3,6 V	3,0 V	4,20 V ±0,05 V	90 %
LiPo	3,6 V	2,5 V - 3,0 V	4,20 V ±0,05 V	90 %
LiFePo	3,2 V	2,0 V - 2,8 V	3,6 V ±0,05 V	90 %
Blei	2,0 V	1,75 V	2,25 V - 2,3 V (2,4 V)	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. Meist ist eine komplexe Schaltung erforderlich.

• Entweder wird die Temperatur des Akkus oder

• ein leichtes Absinken der Ladespannung als Kriterium herangezogen.

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

• NiCd-Akkus haben die Eigenschaft, dass sie bei häufiger Teilentladung an Kapazität verlieren. Dies 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 2,5 V angegeben. Die 3 V sind sicherer und zwischen 3 V und 2,5 V fällt die Spannung schnell ab. Es kann nur sehr wenig zusätzliche Energie entnommen werden. Siehe: LiPo-Akkus.

• Blei-Akkus sollten nicht über 2,4 V geladen werden. Zur Ladungserhaltung werden sie dann mit 2,25 V bis 2,3 V 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-  Eisenphosphat
Lebenszyklen  (80 % Entladung)	200 bis 300	300 bis 500	300 bis 500	500 bis 1000	1000 bis 2000
Schnellladezeit	8 bis 16 h	2 bis 4 h	2 bis 4 h	1 h oder weniger	1 h 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	2 V	1,2 V	1,2 V	3,8 V	3,2 V
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	5 C  0,2 C	5 C  0,5 C	5 C  0,5 C	>30 C  <10 C	>30 C  <10 C
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 meist eine komplexe Schaltung erforderlich, die:

• entweder die Temperatur des Akkus oder

• ein leichtes Absinken der Ladespannung als Kriterium heranzieht.