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Antworten auf die am häufigsten gestellten Fragen rund um das Thema Batterien

Welche Batterie/Akku für welchen Zweck?
Was ist der Memoryeffekt?
Kann man Akkus mit jedem Ladegerät laden?
Was ist eigentlich eine Batterie?
Wodurch unterscheidet sich eine Zelle von einer Batterie?
Worin besteht der Unterschied zwischen einer Primär- und einer Sekundärbatterie?
Gibt es weitere Unterschiede zwischen Primär- und einer Sekundärbatterien?
Warum gibt es Batterien mit unterschiedlichen Kapazitäten und Spannungen?
Welche Spannung liefern die unterschiedlichen Batterietypen?
Wie lange können Batterien unbenutzt aufbewahrt werden?
Wie werden die Batterien entsorgt?
Welchen Einfluss können spezielle Lagerbedingungen haben?


Welche Batterie/Akku für welchen Zweck? 

Verwendung Wegwerfbatterie Nickel-Cadmium
-Akku
Nickel-Metallhydrid
-Akku
Discman + ++ +++
Walkman + ++ +++
Digital-Kamera + ++ +++
Kamera + ++ +++
Blitzgerät + + +++
Schnurlos-
Telefon
+ +++
Pager + ++ +++
Gameboy + ++ +++
Uhr +++ +
Fernbedienung +++ + ++
Ferngesteuertes
Auto
+++ +
Einfaches
Spielzeug
++ ++ +
Diktiergerät + ++ +++
Taschenlampe +++ + ++

+ = geeignet  /  ++ = empfehlenswert  /  +++ = sehr empfehlenswert

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Was ist der Memory-Effekt? 

Der im Volksmund weitläufig bekannte Memory-Effekt bei Akkumulatoren besteht eigentlich aus zwei verschiedenen Erscheinungen, die von der verwendeten Akkusorte abhängig sind:
Der klassische Memory-Effekt
Dieser Effekt ist aussschließlich bei Ni/Cd-Akkus zu beobachten und resultiert daher, das sich bei einem nur teilweise entladenen Akku beim Ladevorgang Kristalle an der negativen Cd-Elektrode bilden. Je öfter das wiederholt wird, umso schneller verliert der Akku seine Nennkapazität und wird unbrauchbar. Auch dauerndes Laden in beispielsweise einer Ladestation führt zu diesem Effekt. Vorbeugen kann man dieser Erscheinung, in dem man Ni-Cd-Akkus immer bis zur Geräteabschaltspanung entlädt. Auch die Verwendung eines Ladegerätes mit Entladeautomatik wirkt dem Memory-Effekt entgegen. Ist der Akku nicht mehr funktionstüchtig hilft nur noch ein Spezialladegerät, welches den Akku mehrfach entlädt und wieder auflädt.
Der Lazy-Batterien-Effekt
Dieser Effekt wird auch bei Ni-MH-Batterien beobachtet und oftmals mit dem Memoryeffekt verwechselt. Er ist weit weniger gravierend als der Memory-Effekt und entsteht durch einen Abfall der Spannung, was in den meisten Fällen zu einer verfrühten Abschaltung des Gerätes führt. Prinzipiell handelt es sich um ein ähnliches Phänomen, wenn gleich es in diesem Fall an der positiven Elektrode, der Nickel-Hydoxid-Anode stattfindet. Durch mehrmaliges vollkommenes Entladen und Neuladen kann man einen Akku mit Lazy-Battery-Effekt wieder auffrischen. Empfehlenswert ist auch hier ein Ladegerät, das vor dem eigentlichen Ladevorgang den Akku bis zur Abschaltspannung entlädt.


Kann man Akkus mit jedem Ladegerät laden? 

Handelsübliche Ladegeräte eignen sich in der Regel sowohl für Ni-Cd- als auch für Ni-MH-Akkus. Li-Ionen-Akkus haben eine eingebaute Ladeelektronik. Die höheren Kosten für ein qualitativ hochwertiges Ladegerät machen sich schnell durch die längere Lebensdauer der Akkus bezahlt.
Bei den Ladegeräten unterscheidet man nach Normal- und Schnellladegeräten.
Bei den Normalladegeräten handelt es sich um Geräte, die die Batterie in der Regel mit 0,1CA laden, was bedeutet, dass die Akkus nach frühestens 10 Stunden wieder aufgeladen sind. Überladungen finden in der Regel nicht statt, da die Ladeströme zu gering sind. Gute Normalladegeräte verfügen jedoch über eine Abschaltautomatik.
Als Schnellladegeräte bezeichnet man solche, die die Akkus mit 0,5 bis 2 CA laden, so dass die Akkus in einer bis drei Stunden geladen sind. Dieses Schnellladen schadet den Akkus nicht. Jedoch muß der Ladevorgang nach Erreichen der Sollspannung abgeschaltet werden, da es sonst in der Batterie zu Gasbildungen kommt, was zur Zerstörung des Akkus führen würde. Aus diesem Grunde ist hier eine sehr präzise arbeitende Abschaltautomatik notwendig.

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Was ist eigentlich eine Batterie? 

Die Batterie ist ein Speicher elektrischer Energie. Ihre kleinste Einheit heißt (galvanische) Zelle. In der Regel besteht eine Batterie aus mehreren, elektrisch in Serie verbundenen Einzelzellen. Die in ihnen gespeicherte chemische Energie wandelt sich direkt in elektrische Energie um, wenn ein elektrischer Verbraucher angeschlossen wird.
Die Batterie ist somit ein elektrochemischer Energiewandler, der in weiter Analogie auch mit anderen Energiewandlern verglichen werden kann, wie z.B. mit einem Ottomotor, der chemische Energie in Form von zwei Stoffen - nämlich Benzin und Sauerstoff (O2) - in mechanische Energie umwandeln kann. Auch eine galvanische Zelle benötigt für die Energieumwandlung zwei Stoffe, nur sind es hier zwei elektrochemisch aktive Elektroden unterschiedlicher Zusammensetzung, die im Innern der Zelle über den sogenannten Elektrolyten miteinander leitfähig in Verbindung stehen.
Die eine Elektrode besteht aus einem Metall (z.B. Zink oder Lithium). Sie baut innerhalb des Elektrolyten ein negatives Potenzial auf und bildet somit den negativen Pol der Zelle. Die zweite Elektrode besteht aus einer elektronenleitenden und sauerstoffreichen Verbindung wie z.B. Braunstein, Silberoxid, Nickelhydroxid oder Luftsauerstoff in Verbindung mit einer Luftsauerstoffelektrode. Sie baut innerhalb des Elektrolyten ein positives Potenzial auf und bildet somit den positiven Pol der Zelle. Je nach elektrochemischem System besitzt eine Zelle eine Spannung zwischen 1,2 und 4 Volt. Wird eine solche Zelle über ihre Pole mit einem elektrischen Verbraucher verbunden, liefert sie elektrische Energie und verbraucht die im Inneren gespeicherte chemische Energie.

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Wodurch unterscheidet sich eine Zelle von einer Batterie? 

Die kleinste elektrochemische Einheit einer Batterie wird als Zelle bezeichnet. Sie besitzt noch kein gebrauchsfertiges Gehäuse, keine anschlusssicheren Kontakte und ist in der Regel durch Löt- oder Schweißkontakte mit der Nachbarzelle innerhalb der Batterie verbunden.
Eine Batterie ist an einem gebrauchsfertigen, mit anschlusssicheren Kontakten ausgestatteten Gehäuse zu erkennen. Dieses ist klar mit Hersteller- und Typenangabe, Batteriespannung etc. gekennzeichnet.
Da auch Einzelzellen in dieser Form angeboten werden, ist es üblich geworden, auch diese als Batterien zu bezeichnen, wie etwa die bekannten Alkali-Mangan- und Zink-Kohle-Batterien in den IEC-Größen R03 (AAA, Lady), R6 (AA, Mignon), R14 (C, Baby) und R20 (D, mono). Der Buchstabe R steht für eine zylindrische Bauform (Rundzelle). [Die in Klammern gesetzten Buchstabenbezeichnungen beziehen sich auf nicht mehr gültige Bezeichnungen der USA-Norm (ANSI), sowie auf frühere, immer noch populäre Buchstaben-Codes bzw. Namen.]

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Worin besteht der Unterschied zwischen einer Primär- und einer Sekundärbatterie? 

Die Art des elektrochemischen Systems bestimmt darüber, ob es wieder aufladbar oder nicht wieder aufladbar ist. Echt wieder aufladbare Systeme sind reversible, d.h. in ihrem Lade/Entladeverhalten umkehrbare Systeme, sowohl hinsichtlich ihrer Elektrochemie als auch der Struktur ihrer Elektroden. Diese Reversibilität darf sich (bei einem idealen System) als Funktion der Ladungen/Entladungen (Zyklen) nicht ändern. Da Ladung und Entladung auch eine reversible Änderung des Elektrodenvolumens und der Elektrodenstruktur bedingen, muss die Konstruktion einer solchen Batterie so ausgeführt sein, dass sie diese Änderungen erlaubt. Im Gegensatz dazu ist die Konstruktion einer Primärbatterie sehr viel einfacher, da sie u.a. keine reversiblen Volumenänderungen zu berücksichtigen hat: sie wird nur einmal entladen.
Aus obigen Gründen sollte daher nie der Versuch unternommen werden, eine Primärbatterie als wieder aufladbare Batterie zu behandeln. Die Wiederaufladung von Primärbatterien ist nicht nur unökonomisch, sie kann auch gefährlich sein.
Fazit: Wenn eine Anwendung die Wiederaufladung einer Batterie verlangt, sollte unbedingt nur ein echt wieder aufladbares Batteriesystem ausgewählt werden, das im Übrigen mehr als 1000 zuverlässige Zyklen gefahrlos anbietet.

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Gibt es weitere Unterschiede zwischen Primär- und der Sekundärbatterien? 

Deutliche Unterschiede zwischen Primär- und Sekundärbatterie-Systemen bestehen im Bereich der spezifischen, speicherbaren Energie- und Belastbarkeit sowie ihrer Selbstentladung.
So ist z.B. die gewichts- und volumenbezogene Energiedichte von Primärbatterien in der Regel deutlich größer als die von Sekundärbatterien, während es bei der Belastbarkeit genau umgekehrt ist: Die höhere Belastbarkeit bieten die Sekundärbatterien. - Eine Ausnahme bezüglich ihres hohen Energieinhaltes bilden die wieder aufladbaren Lithium-Ion-Batterien, die in den letzten Jahren entwickelt wurden, während die Selbstentladungsrate - unabhängig vom System - bei den Primärbatterien günstiger, d.h. kleiner ist.

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Warum gibt es Batterien mit unterschiedlichen Spannungen und Kapazitäten? 

Geräte mit unterschiedlich hoher Betriebsspannung und Leistungsaufnahme erfordern Batterien mit einer dazu passenden Versorgungsspannung und Leistungsabgabe. Die Spannung einer Batterie hängt von der Anzahl der in Serie geschalteten Einzelzellen und von der Art des elektrochemischen Systems ab. Eine Lithium-Braunstein-Zelle hat z.B. eine Spannung von rund 3 Volt, eine wieder aufladbare Blei-Säure-Zelle eine solche von 2 Volt, während eine Alkali-Mangan-Zelle eine Anfangsspannung von ca. 1,5 Volt besitzt, die während der Entladung schließlich auf 0,9 V und darunter abfällt. Die Kapazität einer Batterie wird durch Ihren Vorrat an chemischer Energie festgelegt. Sie bestimmt - bei gegebenem Stromverbrauch - die Betriebsdauer des entsprechenden Gerätes.
Um ein bestimmtes elektrisches Gerät betreiben zu können,

  • muss die Betriebsspannung der Batterie auf die des Gerätes abgestimmt sein
  • muss die richtige Batteriekapazität gewählt werden, um die geforderte Betriebszeit des Gerätes zu ermöglichen, und letztendlich
  • muss die Batterie in der Lage sein, die vom Gerät geforderte Leistung abzugeben: Ihr innerer Widerstand muss stets kleiner sein als der des Gerätes.

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Welche Spannung liefern die verschiedenen Batterietypen? 

Batterietyp Spannung Häufigste Anwendung
Starterbatterie (aufladbar) 12 Volt,
6 Volt
Personenkraftwagen (PKW), Nutzkraftwagen (NKW), Motorräder
Antriebs- und Beleuchtungsbatterie (aufladbar) 12 Volt,
6 Volt
Elektro-Fahrzeuge, Krankenfahrstühle, Boote, Wohnmobile, Rasenmäher, Reinigungsmaschinen, Solartechnik
Lithiumblock (2 Zellen in Serie) 6 Volt Fotoapparate
Lithium-Mangan-Knopfzelle 3 Volt Taschenrechner, Uhren, Fernbedienungen
Silberoxid-Zink-Knopfzelle 1,55 Volt Uhren
Alkali-Mangan-Zink-Rundzelle 1,5 Volt tragbare Audiogeräte, Fotoapparate, Spiele
Alkali-Mangan-Zink-Knopfzelle 1,5 Volt Taschenrechner, elektronische Geräte
Zink-Kohle-Rundzelle 1,5 Volt Wecker, Taschenlampen, Spielzeug
Zink-Luft-Knopfzelle 1,4 Volt Hörgeräte
Quecksilber-Zink-Knopfzelle 1,35 Volt Fotoapparate, Hörgeräte
Nickel-Cadmium-Zellen (aufladbar) 1,2 Volt Akkuwerkzeuge, Camcorder, schnurlose Telefone, Handys
Nickel-Methalhydrid-Zellen (aufladbar) 1,2 Volt schnurlose Telefone, Camcorder, Handys, Notebooks
Lithium-Ionen-Zellen (aufladbar) nur als Akkupack erhältlich 4 Volt/Zelle Handys, Notebooks, Camcorder

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Wie lange können Batterien unbenutzt aufbewahrt werden? 

Grundsätzlich kann keine Batterie ohne Energieverlust gelagert werden. Der Energieverlust bei Lagerung ist unterschiedlich und hängt von der Art des elektrochemischen Systems ab. Bestimmte Vorgänge im elektrochemischen System bedingen den allmählichen, jedoch unvermeidbaren Verlust an nutzbarer Energie, der jedoch im Umfang vorhersagbar ist. Der bekannteste Vorgang ist die sogenannte Selbstentladung. Sie hängt in der Regel mit der Elektrolytlöslichkeit des positiven Elektrodenmaterials und/oder ihrer thermodynamischen Instabilität zusammen (z.B. spontaner Zerfall).
Die Selbstentladung ist bei wieder aufladbaren Batterien (Sekundärbatterien, Akkus) im Vergleich zu Primärbatterien (einmal entladbare Batterien) besonders hoch. Sie beträgt bei Raumtemperatur - je nach System - zwischen 15 % und 25 % pro Monat. Mit nur 10 % Selbstentladung pro Monat bieten Solar-Batterien einen besonders kleinen Wert unter den wieder aufladbaren Systemen an.
Bei Primärbatterien ist die elektrochemische Selbstentladung weitaus geringer. Sie liegt bei Raumtemperatur deutlich unter 2 % pro Jahr. Parallel wirken jedoch noch Vorgänge, die zu einer Erhöhung ihres inneren Widerstandes während der Lagerung führen. Diese Vorgänge sind mit einer Abnahme ihrer Belastbarkeit verbunden. Bemerkbar macht sich der Verlust an nutzbarer Energie nur bei hohen Belastungen (z.B. Motor-Anwendung, Blitzlicht). Dieser Effekt hat jedoch nichts mit der Selbstentladung zu tun. - Bei niedrigen Entladeströmen ist der während der Lagerung gestiegene innere Widerstand praktisch nicht feststellbar.
Unter normalen Lagerbedingungen lassen sich folgende Richtwerte für die Selbstentladung nennen:

System Verlust
Alkali-Mangan (MnO2/Zn, alkalisch), Rundzelle  max. 2% / Jahr
Zink-Kohle (MnO2/Zn, schwach sauer), Rundzellen max. 4% / Jahr
Lithium (Li/MnO2), Rund- und Knopfzellen ca. 1% / Jahr
Akkumulatoren (systemabhängig) 10% bis 25% / Monat

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Wie werden die Batterien entsorgt? 

Batterien können in jedem Batteriehandel in Ihrer Nähe zurückgegeben werden. Weitergehende Informationen erhalten Sie auf der Internetseite des GRS Batterien, Stiftung Gemeinsames Rücknahmesystem Batterien www.grs-batterien.de

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Welchen Einfluss können spezielle Lagerbedingungen haben? 

Sollen Primärbatterien über einige Jahre im Kühlschrank gelagert werden, ist zu berücksichtigen, dass der Kühlschrank ein Ort relativ geringer Luftfeuchte ist. Diesen Effekt kennt jeder, der für einige Tage Nahrungsmittel unverschlossen im Kühlschrank lagert: Sie trocknen aus (z.B. Käse, Fleisch usw.). Auch unverpackte Batterien können bei mehrjähriger Lagerzeit im Kühlschrank austrocknen, wenn auch sehr langsam. Die Geschwindigkeit, mit der die Austrocknung erfolgt, hängt mit der sogenannten Wasserdampfdurchlässigkeit ihrer Kunststoffdichtung zusammen. Dabei ist bei der Batterie diese Geschwindigkeit abhängig vom Querschnitt und der Oberfläche ihrer Dichtung sowie von der relativen Feuchte ihres wässrigen Elektrolyten. Die Wasserdampfabgabe der Batterie ist zwar sehr gering, jedoch über längere Zeiträume nicht zu vernachlässigen. Die Austrocknung führt nach und nach zu einer spürbaren Erhöhung des inneren Widerstandes der Batterie und damit zu einer Erniedrigung ihrer Belastbarkeit. Wenn also jemand Primärbatterien über einen längeren Zeitraum im Kühlschrank lagern möchte oder muss, sollte er die Batterien in einer wasserdampfdichten Verpackung lagern, z.B. in einer kunststoffkaschierten Aluminiumfolie. Diese Vorsichtsmaßnahme ist jedoch nur bei mehrjähriger Lagerung im Kühlschrank oder in extrem trockner Umgebung empfehlenswert. Vor ihrer Benutzung sollten Primärbatterien rechtzeitig aus dem Kühlschrank genommen werden, so dass sie vor ihrer Verwendung die Umgebungstemperatur annehmen können.
Eine wasserdampfdichte Folie als Verpackungsmaterial ist übrigens auch für Lithium-Batterien mit Kunststoffdichtung empfehlenswert (z.B. Coin Cells), sofern sie über längere Zeit in relativ feuchter Umgebung gelagert werden müssen. Andernfalls würde Wasserdampf in ihr Inneres eindringen und ebenfalls ihre Belastbarkeit im Laufe der Zeit senken. 
Noch ein Tipp: für die eigene Taschenlampe ist besonders während der Sommermonate das Handschuhfach eines Autos ein völlig ungeeigneter Lagerplatz. Scheint die Sonne auf den Wagen, können hier Temperaturen von über 60 °C entstehen. 

Folge 1: Der innere Widerstand der eingesetzten Batterien nimmt zu und sie trocknen aus. 

Folge 2: Die Taschenlampe glimmt im Ernstfall nur noch. Entsprechendes gilt für die batteriebetriebene Pannen-Leuchte im Kofferraum. Auch sie sollte regelmäßig auf ihre Funktion geprüft werden, um gegebenenfalls die Batterien rechtzeitig erneuern zu können.

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