Akku-Batterien
Teil 2: Akkumulatoren (Sekundärzellen)
Akkumulatoren (Sekundärzellen) – Funktionsweise, Typen und Einsatz im Alltag
Akkumulatoren, oft einfach Akkus genannt, sind wiederaufladbare Energiespeicher, die elektrische Energie aufnehmen, speichern und bei Bedarf wieder abgeben können. Im Gegensatz zu klassischen Einwegbatterien – den sogenannten Primärzellen – können Akkumulatoren viele Male geladen und entladen werden. Dadurch sind sie sowohl wirtschaftlich als auch umweltfreundlicher.
In der heutigen Zeit sind Akkus aus unserem Alltag kaum noch wegzudenken. Sie versorgen Smartphones, Laptops, Elektroautos, Kameras, Fernbedienungen, Spielzeug oder RC-Autos mit Energie. Besonders im Haushalt sind Akkus im AA- oder AAA-Format sehr beliebt, da sie Einwegbatterien ersetzen und über viele Jahre verwendet werden können.
Viele Nutzer berichten, dass hochwertige Akkus 5 bis 10 Jahre oder länger halten können, wenn sie richtig geladen und verwendet werden. Einige Modelle können sogar über 2000 Ladezyklen erreichen und behalten auch nach Jahren einen Großteil ihrer Kapazität. (Reichelt)
Im Folgenden schauen wir uns die wichtigsten Akku-Technologien im Detail an:
- Nickel-Cadmium (NiCd)
- Nickel-Metallhydrid (NiMH)
- Lithium-Ionen (Li-Ion)
- Lithium-Polymer (Li-Po)
- Blei-Säure-Akkus
Außerdem gehen wir auf typische Bauformen, Einsatzgebiete und empfehlenswerte Akkus ein.
Wie funktioniert ein Akkumulator?
Ein Akkumulator basiert auf elektrochemischen Reaktionen. Im Inneren befinden sich zwei Elektroden:
- Anode (Minuspol)
- Kathode (Pluspol)
Zwischen ihnen befindet sich ein Elektrolyt, der Ionen transportiert.
Beim Entladen
Beim Entladen bewegt sich elektrische Energie vom Akku zum Gerät. Elektronen fließen über den äußeren Stromkreis.
Beim Laden
Beim Laden wird die chemische Reaktion umgekehrt. Energie wird wieder im Akku gespeichert.
Dieser Prozess kann je nach Akkuchemie mehrere hundert bis mehrere tausend Mal wiederholt werden.
Bauformen von Akkus
Im Haushalt sind vor allem Standardgrößen verbreitet:
| Größe | Bezeichnung | Verwendung |
|---|---|---|
| AAA | Micro | Fernbedienungen, Uhren |
| AA | Mignon | Spielzeug, Kameras |
| C | Baby | größere Geräte |
| D | Mono | Taschenlampen |
| 18650 | Lithium-Zelle | E-Bikes, Powerbanks |
| 21700 | Lithium-Zelle | E-Autos |
Die meisten Haushaltsgeräte nutzen AA- oder AAA-Akkus, da diese universell einsetzbar sind.
Nickel-Cadmium-Akkus (NiCd)
Nickel-Cadmium-Akkus gehören zu den ältesten wiederaufladbaren Batterietypen. Sie wurden jahrzehntelang in vielen Geräten verwendet.
Eigenschaften
Vorteile
- sehr robust
- hohe Strombelastbarkeit
- lange Lebensdauer
- funktioniert auch bei niedrigen Temperaturen
Nachteile
- Memory-Effekt
- geringe Energiedichte
- Cadmium ist giftig und umweltschädlich
Der Memory-Effekt bedeutet, dass ein Akku scheinbar Kapazität verliert, wenn er häufig nur teilweise entladen wird.
Aufgrund der Umweltproblematik von Cadmium sind NiCd-Akkus heute in vielen Bereichen verboten oder stark eingeschränkt.
Einsatzgebiete früher
- schnurlose Telefone
- Werkzeuge
- Modellbau
- Notbeleuchtung
Heute wurden sie größtenteils durch NiMH-Akkus ersetzt.
Nickel-Metallhydrid-Akkus (NiMH)
NiMH-Akkus sind der Standard für AA- und AAA-Akkus im Haushalt.
Sie wurden entwickelt, um die Nachteile der NiCd-Technologie zu beseitigen.
Eigenschaften
Vorteile
- höhere Energiedichte als NiCd
- kein giftiges Cadmium
- relativ günstig
- viele Ladezyklen möglich
Nachteile
- höhere Selbstentladung (bei älteren Modellen)
- empfindlicher gegen Hitze
Moderne NiMH-Akkus besitzen eine sogenannte Low Self Discharge (LSD)-Technologie. Dadurch verlieren sie auch nach längerer Lagerung kaum Energie.
Einige Modelle behalten sogar 70 % der Ladung nach vielen Jahren Lagerung und können bis zu 2100-mal wieder aufgeladen werden. (Reichelt)
Typische Anwendungen
- Fernbedienungen
- Kameras
- Spielzeug
- RC-Autos
- Funkmäuse
- Taschenlampen
Gerade für Spielzeug oder RC-Autos sind NiMH-Akkus ideal, weil sie relativ hohe Ströme liefern können.
Lithium-Ionen-Akkus (Li-Ion)
Lithium-Ionen-Akkus sind heute die wichtigste Akku-Technologie überhaupt.
Sie werden in fast allen modernen Geräten eingesetzt:
- Smartphones
- Laptops
- Powerbanks
- Elektroautos
- E-Bikes
Eigenschaften
Vorteile
- sehr hohe Energiedichte
- geringes Gewicht
- kein Memory-Effekt
- geringe Selbstentladung
Nachteile
- empfindlich gegenüber Überladung
- benötigen Schutzschaltungen
- teurer als NiMH
Ein Lithium-Akku besitzt typischerweise eine Nennspannung von 3,6 bis 3,7 Volt, während NiMH-Akkus nur etwa 1,2 Volt liefern.
Deshalb werden Lithium-Zellen oft in Serie geschaltet.
Typische Bauformen
- 18650 – sehr verbreitet in Laptops und Taschenlampen
- 21700 – moderner Standard in E-Autos
- Pouch-Zellen – flache Zellen in Smartphones
Lithium-Polymer-Akkus (Li-Po)
Lithium-Polymer-Akkus sind eine Weiterentwicklung der Lithium-Ionen-Technologie.
Der Unterschied liegt im Elektrolyten, der als Polymer-Gel vorliegt.
Vorteile
- sehr flache Bauform
- flexible Formen möglich
- geringes Gewicht
- hohe Leistung
Nachteile
- empfindlicher gegen Beschädigung
- benötigen spezielle Ladegeräte
- Brandgefahr bei falscher Behandlung
Li-Po-Akkus werden häufig verwendet in:
- Smartphones
- Tablets
- Drohnen
- RC-Autos
- Modellflugzeugen
Gerade im Modellbau sind Li-Po-Akkus sehr beliebt, weil sie extrem hohe Ströme liefern können.
Blei-Säure-Akkus
Blei-Säure-Akkus gehören zu den ältesten Akkuarten. Sie wurden bereits im 19. Jahrhundert erfunden.
Trotz ihres Alters werden sie bis heute genutzt.
Eigenschaften
Vorteile
- sehr günstig
- zuverlässig
- hohe Stromabgabe
Nachteile
- sehr schwer
- geringe Energiedichte
- enthalten Blei
Einsatzgebiete
- Autobatterien
- Motorräder
- USV-Anlagen
- Solarspeicher
- Notstromsysteme
Ein typischer Autoakku hat 12 Volt und besteht aus sechs Zellen.
Vorteile von Akkus gegenüber Einwegbatterien
Der größte Vorteil von Akkumulatoren ist ihre Wiederverwendbarkeit.
Kostenersparnis
Ein Akku kann hundertfach geladen werden, während Einwegbatterien nach einmaliger Nutzung entsorgt werden.
Umwelt
Einwegzellen verursachen viel Müll. Akkus reduzieren diesen erheblich.
Leistung
Akkus liefern oft stabilere Spannung als Einwegbatterien.
Beliebte Akkus für Haushalt und Spielzeug
Viele Nutzer kaufen Akkus heute online, z. B. bei Amazon. Besonders beliebt sind NiMH-Akkus im AA-Format, da sie für Fernbedienungen, Spielzeug und RC-Autos geeignet sind.
Empfehlenswerte Akkus
8x Panasonic Eneloop AA
Panasonic Eneloop Pro AA 2500mAh
Amazon Basics AA NiMH wiederaufladbare Batterien
EBL AA Akku 2800mAh
Panasonic eneloop AAA Akku
1. Panasonic eneloop AA NiMH Akku 2000mAh
Diese Akkus gehören zu den bekanntesten der Welt. Sie zeichnen sich durch sehr geringe Selbstentladung und eine extrem lange Lebensdauer aus.
2. Panasonic Eneloop Pro AA 2500mAh
Die Pro-Version bietet höhere Kapazität und eignet sich besonders für Geräte mit hohem Stromverbrauch wie Kameras.
3. Amazon Basics AA NiMH wiederaufladbare Batterien
Eine günstige Alternative für den Alltag, ideal für Fernbedienungen oder Spielzeug.
4. EBL AA Akku 2800mAh
Sehr hohe Kapazität und oft als günstiges Mehrfachpack erhältlich.
5. Panasonic eneloop AAA Akku
Beliebt für kleinere Geräte wie Fernbedienungen oder Funkmäuse.
Tipps zur richtigen Nutzung von Akkus
Damit Akkus möglichst lange halten, sollte man einige Regeln beachten.
1. Passendes Ladegerät verwenden
Ein gutes Ladegerät erkennt, wann ein Akku voll ist.
2. Extreme Temperaturen vermeiden
Hitze verkürzt die Lebensdauer.
3. Akkus regelmäßig verwenden
Lange Lagerung ohne Nutzung kann schädlich sein.
4. Tiefentladung vermeiden
Besonders Lithium-Akkus sollten nie komplett leer werden.
Akkus im Alltag – persönliche Erfahrungen
Viele Nutzer verwenden Akkus seit Jahren in verschiedenen Geräten. Besonders in Spielzeug, RC-Autos und Fernbedienungen sind sie eine gute Alternative zu Einwegbatterien.
Ein Satz guter AA-Akkus kann problemlos mehrere Jahre halten. Manche Nutzer berichten sogar von Akkus, die über sechs Jahre alt sind und immer noch funktionieren.
Gerade günstige Akkus aus Supermärkten wie Lidl oder aus Online-Shops können bereits gute Ergebnisse liefern. Wichtig ist dabei vor allem ein vernünftiges Ladegerät.
Zukunft der Akkutechnologie
Die Forschung arbeitet ständig an neuen Akkutechnologien.
Einige mögliche Entwicklungen:
- Feststoffbatterien
- Natrium-Ionen-Akkus
- Silizium-Anoden
- größere Energiedichte
Besonders für Elektroautos und erneuerbare Energien wird die Akkuentwicklung in den kommenden Jahren eine entscheidende Rolle spielen.
Fazit
Akkumulatoren sind ein zentraler Bestandteil moderner Technik. Sie ermöglichen mobile Geräte, Elektromobilität und nachhaltige Energieversorgung.
Die wichtigsten Technologien sind:
- NiCd – heute weitgehend ersetzt
- NiMH – ideal für Haushaltsgeräte
- Li-Ion – Standard für moderne Elektronik
- Li-Po – leistungsstark für Drohnen und Modellbau
- Blei-Säure – zuverlässig für Fahrzeuge
Für den Haushalt sind vor allem NiMH-Akkus im AA- und AAA-Format eine ausgezeichnete Wahl. Sie sind langlebig, preiswert und umweltfreundlich.
Wer einmal auf Akkus umsteigt, spart langfristig Geld und reduziert gleichzeitig Batteriemüll.
