Akkus und Batterien
Akkumulator? Batterie? Was ist richtig und was sind die Dinge, die den Unterschied ausmachen?
Eine Batterie ist ein elektrochemischer Speicher. Früher wurden Batterien und Akkumulatoren klar unterschieden: Batterien waren nicht wiederaufladbare (Primärzellen) und Akkumulatoren wiederaufladbare (Sekundärzellen). Heutzutage gibt es fast nur noch wiederaufladbare Batterien. Dennoch gibt es Unterschiede, die wir näher erläutern möchten.
Lithiumakkus
Pro
- Hohe Lebensdauer: Lithium-Akkus haben eine lange Lebensdauer.
- Kein Memory-Effekt: Sie haben keinen Memory-Effekt.
- Lange Lagerfähigkeit: Lithium-Akkus können lange gelagert werden.
- Hohe Energiedichte: Sie bieten eine hohe Energiedichte und somit mehr Kapazität bei geringerem Gewicht.
- Viele Ladezyklen: Sie haben im Vergleich zu Bleiakkus eine deutlich höhere Anzahl an Ladezyklen.
- BMS (Battery Management System): Dieses System überwacht die Zellen und greift bei Bedarf in den Lade- oder Entladeprozess ein.
Kontra
- Tiefenentladung: Eine Tiefenentladung kann den Akku unwiderruflich beschädigen.
- Temperaturanfälligkeit: Sehr niedrige oder zu hohe Temperaturen setzen dem Akku zu. Die optimale Betriebstemperatur liegt bei 22°C.
Bleiakkus
Pro
- Preis-Leistungs-Verhältnis: Bleiakkus sind kostengünstig und zuverlässig.
- Hohe Stromlieferung: Sie können in kurzer Zeit hohe Ströme liefern.
- Robustheit: Bei guter Wartung und Pflege haben sie eine gute Lebensdauer.
Kontra
- Geringe Energiedichte: Bleiakkus sind schwerer als Lithium-Akkus bei gleicher Kapazität.
- Lageabhängigkeit: Sie dürfen nicht kopfüber betrieben werden und nur bedingt in Seitenlage.
Energiemenge (Wh)
Die Energie wird in Wattstunden (Wh) angegeben und errechnet sich aus der Formel Kapazität mal Spannung (Ah x V = Wh). Die Laufzeit ergibt sich aus der Energiemenge geteilt durch die verbrauchte Leistung des Geräts.
Kapazität
Die Kapazität ist die gespeicherte elektrische Energie und wird in Milliampere-Stunden (mAh) oder Amperestunden (Ah) angegeben. Ein Akku mit 1 Ah Kapazität kann eine Stunde lang einen Strom von 1 Ampere abgeben. Je höher der entnommene Strom, desto geringer die Laufzeit.
Messung der Kapazität
Die Kapazität lässt sich nicht direkt messen. Sie wird durch einen Prozess von Aufladen, Entladen und Wiederaufladen mit Abkühlphasen unter Last gemessen. Dies dauert mehrere Stunden bis zu einem ganzen Tag.
Reichweite eines Akkus
Die Reichweite variiert je nach Stromverbrauch des Motors, Fahrtstrecke, Zuladung, Reifendruck, Windverhältnissen und Streckentopographie sowie dem Alter, Pflegezustand und Ladeverhalten des Akkus. Die Kapazität in Wh oder Ah gibt einen festen, messbaren Wert an.
Laden und Entladen
Wichtige Spannungen sind:
- Nennspannung: z.B. 12 V bei Bleiakkus.
- Ladeschlussspannung: Über diese hinaus darf nicht geladen werden (z.B. 13,8 V bei Bleiakkus).
- Entladeschlussspannung: Unter diese Spannung darf nicht entladen werden (z.B. 10 V bei Bleiakkus). Manche Akkus haben eine Abschaltelektronik zum Schutz vor Tiefentladung.
Verschleiß durch Ladevorgänge/Schnellladung
Je höher der Ladestrom, desto größer der Verschleiß. Schnellladegeräte reduzieren die Ladezeit, verursachen aber thermischen und chemischen Stress, was zu kürzerer Lebensdauer führt. Übliche Ladeströme sind 2A. Schnellladegeräte haben oft höhere Ladeströme bis zu 10A.
Tiefentladung
Jede Akkuzelle hat eine Entladeschlussspannung. Wird diese unterschritten, spricht man von Tiefentladung, was zu irreversiblen Schäden führen kann. Lithiumakkus sind besonders empfindlich gegenüber Tiefentladung.
Fakten, Lebensdauer, Pflege, Lagerung
Lithiumakkus
- Verlieren durch Alterung an Kapazität.
- Ladezyklen und die geforderte Leistung beeinflussen die Lebensdauer.
- Extreme Temperaturen schaden dem Akku.
- Optimaler Ladebereich: 30-80%.
- Betriebstemperatur: 22°C.
- Lagertemperatur: 10°C, kühl und trocken. Akkus monatlich prüfen und bei etwa 50% Ladezustand halten.
Bleiakkus
- Sulfatkristalle bilden sich bei Entladung und werden beim Laden teilweise aufgelöst.
- Mit der Zeit behindern Sulfatkristalle den Energiefluss.
- Tiefe Spannung und lange Lagerung bei niedriger Spannung fördern Sulfatbildung.
- Lagertemperatur: 15°C, kühl und trocken. Akkus monatlich prüfen und bei etwa 90% Ladezustand halten.