Akku, mein mysteriöser Freund – Wie erreicht man eine lange Laufzeit und Lebenszeit?

Februar 19, 2012 in Wissenswertes

Dieser NiMh-Akku in Mignongröße wird bald aussterben, zu schwer. Dabei sind die Akkus robust und langlebig.

Dieser NiMh-Akku in Mignongröße wird bald aussterben, zu schwer. Dabei sind die Akkus robust und langlebig.

Mit der steigenden Mobilität, rückt der Akku immer mehr in den Vordergrund: Eine lange Laufzeit ist unabdingbar und da man sie fest verbaut, müssen sie auch entsprechend gepflegt werden. Leider gibt es viele widersprüchliche Aussagen zu diesem Thema, bzw. Tipps, die noch von einer anderen Akkugeneration stammen. „Die Frauenseele ist für mich ein offenes Buch – geschrieben in einer unverständlichen Sprache.” schreibt Ephraim Kishon, doch glücklicherweise verhält es sich mit Akkumulatoren nicht so mysteriös. Deshalb werden wir uns gemeinsam auf eine kurze Reise ins Land der Energiespeicher begeben und herausfinden, was stimmt und wie man das maximale aus dem Akku herausholt.
Der erste Teil ist etwas technisch, eilige Leser mögen es überfliegen.

1.1. Wissen: NiCd

Der erste massentaugliche Akkumulator nannte sich Ni-Cd-Akku, Nickel-Cadmium. Er war einfach in der Handhabung, verfügte über 1,2 V und typischerweise um die 500 mAh. Ließ man ihn zu lange liegen, entlud er sich bis auf null und bildete eine weiße Schicht um die beiden Enden – meist war er dann kaputt. Mit speziellen Geräten konnte man ihn aber wieder reanimieren und 80% Leistung zurückgewinnen. Bei 2-4 D-Mark das Stück lohnte sich der Aufwand meist nicht. NiCds hatten den sogenannten Memory-Effekt, wenn man ihn nicht fast ganz entlud, sondern beisoielsweise bei 0,8 V wieder in das Ladegerät legte, dann gewöhnte sich der Akku an, nur noch zwischen 0,8 – 1,2 V zu arbeiten. Der Akku musste dann mehrmals entladen und aufgeladen werden um wieder die volle Kapazität zu erreichen.

1.2. Wissen: NiMh

Es dauerte etwas, bis man auch NiMh, Nickel-Metallhydrid, kaufen konnte. Sie sind auch heute noch im Einsatz, aber schwerer als ihre Vorläufer – und auch robuster. Durch die Absenz des giftigen Schwermetalls Cadmium in erster Linie umweltfreundlicher. Der große Vorteil der NiMhs liegt in der größeren Stromintensität von meist um die 2800 mAh, damit hält der Akku weitaus länger. Der Memoryeffekt ist nicht so ausgeprägt, kann aber bei sehr häufiger „Falschladung” auftreten.

Man mag sich fragen, wie es kommt, dass NiMh-Akkus die gleiche Größe wie ein NiCd-Mignon-Akku haben, aber mehr Energie speichern? Hier kommt das Stichwort der „Energiedichte” ins Spiel – keine Sorge, es ist völlig harmlos:
Dichte kennen wir alle: Umso mehr Menschen in die U-Bahn einsteigen, desto dicht-gedrängter wird es. Dichte ist also das Verhältnis zwischen Menschen-Masse und U-Bahninnenraum-Volumen.

Die Energiedichte ist also Energie pro Volumen. Und NiMh hat eine höhere Energiedichte als NiCd. Wieso reite ich darauf so rum?

1.3. Wissen: Li-Ion / LiPoly

Die noch gar nicht so lange erhältlichen Li-Ion-Akkus, Lithium-Ionen, haben eine noch viel höhere Energiedichte als die vorgenannten Typen. Damit sind sie leichter und kleiner als vergleichbare Akkus und bieten sogar noch mehr Laufzeit! Das war natürlich der Durchbruch für diese Art Batterie. Anfangs noch teuer in der Produktion, verbreiteten sich die Akkus in Windeseile. Leider hinkte das Wissen um die Physik hinterher. Sollte man ihn vor jedem Laden Entladen? Wie müsste man ihn Lagern? Und so entstanden Mythen und Fehlinformationen.

Das Nokia Lumia 800 folgt dem Trend und läßt einen Akkuwechsel nicht mehr zu

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Ähnliche Legenden ranken sich um die LiPoly-Akkus, Lithium-Polymer, die wie Li-Ionen eine hohe Energiedichte vorweisen, aber zusätzlich noch fast beliebig geformt werden können. Das heißt, man ist bei der Formgebung völlig frei und kann so auch ungenutze Ecken im Gehäuse ausfüllen.

Lithium-Ionen Akkus und ihre Nachfolger werden mit Sicherheitsvorkehrungen ausgeliefert. Ein Ventil zum Druckablass bei Überhitzung war auch schon bei den Vorgängern zu finden. Die neuen Akkus schützen sich auch gegen Überladung und die schädliche Tiefentladung. Ein spezielles Schutzrelais stoppt die Stromzufuhr zum Verbraucher bei einem kritischen Wert. Jetzt kann der Akku noch ein paar Tage oder Wochen herumliegen, bevor er geladen wird. Geschieht dies nicht, entlädt sich der Akku bei Lagerung von alleine und erreicht die tödliche Tiefentladung, die nicht mehr umkehrbar ist. Infolge dessen ist der Akku unbrauchbar.

Lithium-Akku-Mythos 1: Man muss vor dem Benutzen mindestens eine Nacht lang voll aufladen

Diese Anweisung stammt noch aus den Zeiten der NiCds, die einen Memoryeffekt kannten (s.o.). Li-Ionen sollen keinen Memoryeffekt mehr kennen oder er ist so gering, dass man ihn vernachlässigen kann. Einfach auspacken und solange laden, bis man genug hat um die Steckdose für längere Zeit zu verlassen.

Lithium-Akku-Mythos 2: Vor jedem Aufladen erst Entladen

Auch diese Idee stammt noch aus grauer Urzeit und soll den Memory-Effekt verhindern, der nicht mehr existiert. Ist es nicht tragisch, dass der „Gedächtniseffekt” in Vergessenheit geraten wird? Fast schon so tragisch-komisch wie die Einweihung des Memorial Krankenhauses, des an Alzheimer erkrankten Ronald Reagans. Li-Ionen und LiPoly-Akkus haben einen inneren Zähler, nach einer gewissen Anzahl von Ladezyklen, ist der Akku hinüber – so heißt es jedenfalls. Häufig lese ich die magische Zahl 500 Zyklen oder 1500 Zyklen. Meiner Erfahrung nach deckt sich das nicht mit der Realität. Ich habe Akkus, die schon drei Jahre alt sind und sehr häufig geladen wurden, trotzdem aber noch einwandfrei funktionieren.

Lithium-Akku-Mythos 3: Kühlschrank-Lagerung

Es wurde einmal angemerkt, dass man die Lebensdauer eines nicht benutzten Akkus verlängern könne, wenn man ihn im Kühlschrank lagere. (Aus meinem Gedächtnis heraus würde ich sogar behaupten, das stand in der c’t, aber ich bin mir da nicht mehr ganz sicher.) Ist aber nicht schlimm, denn es ist Humbug. In einem anderen Artikel hat das die c’t sogar widerlegt. Li-Ionen-Akkus haben eine Halbwertszeit von ca. 3 Jahren, danach sinkt die Akkukapazität, egal ob der Akku benutzt wurde oder nicht. Man sollte sich deshalb nur soviele kaufen, wie man auch aktuell benötigt, sonst war die Investition für die Katz‘.

Akkupflege: Akkustand kontrollieren

Wichtig ist es, den Akkustand möglichst immer oberhalb von ungefähr 30% zu halten. Der Grund liegt in der Chemie: Sinkt der Akkustand unter eine gewisse Grenze, so bildet sich eine Oxidschicht an einer der Elektroden. Diese behindert den Stromfluss und läßt den Akku dadurch an Leistung verlieren; infolge dessen „altert” er schneller. Deshalb immer wieder mal nachladen. Aber keine Angst, wenn dies ein oder zweimal geschieht, ist noch nichts verloren.

Akkupflege: Lagerung

Wie oben erklärt, ist die Lagerung im Kühlschrank nicht Lebensverlängert. Im Gegenteil, durch die Feuchtigkeit im Kühlschrankinnenraum kondensiert Wasser an den Kontakten und oxidiert diese oder dringt gar in den Innenraum ein. Es ist völlig ausreichend einen kühlen, trockenen Ort (unter 20°C) zur Lagerung auszuwählen. Konstant hohe Temperaturen dagegen sollte man vermeiden. Das ist nebenbei eines der Erkennungsmerkmale hochwertiger Laptops gewesen: Der Akku war immer von Hotspots entfernt verbaut. Heutzutage ist dies fast schon Standard. Übrigens entlädt sich der Akku auch schneller, wenn er sich aufheizt, wenn es um Akkulaufzeit geht, sollte man lieber ein paar kleinere Pausen einlegen um den Akku abzukühlen.

Ein Tipp am Rande

Letztlich ist das alles viel Fachsimpelei und gar nicht so wichtig zu wissen. Ich habe schon alle möglichen Tipps und Tricks ausprobiert, doch außer Mehraufwand habe ich nie einen spürbaren Effekt erkennen können. Das einzige was ich Euch ans Herz lege: Akkustand möglichst über 30% halten.