Der steigende Wunsch nach Mobilität, fortschreitende Miniaturisierung und schaltungstechnische Optimierungen sind unter anderem die Auslöser für die zunehmende Verwendung von vom Netz unabhängiger elektrochemischer Energiespeichersysteme. Kurz "Batterien" genannt. Der Artikel will sich diesem Thema widmen, wobei folgende Punkte zur Sprache kommen werden:

       Wo der allgemeine Sprachgebrauch Batterien und Akkus unterscheidet, verwendet die Fachwelt allgemein den Begriff "Batterien". Dabei handelt es sich um einen übergeordneten Begriff für alle Arten netzunabhängiger elektrochemischer Energiespeichersysteme.

       Unterschieden werden zwei Klassen von Batterien: Primärbatterien (die "Batterien" des allgemeinen Sprachgebrauchs), die nicht für eine nochmalige Aufladung vorgesehen sind und Sekundärbatterien (die "Akkus" bzw. "Akkumulatoren" des allgemeinen Sprachgebrauchs), welche wiederaufladbar sind.

       Daneben gibt es noch einen "Zwischentyp" zwischen herkömmlicher Batterie und Akku: die aufladbare Batterie. Es handelt sich dabei um eine Alkali-Mangan-Batterie, die zwar wieder aufladbar ist, nach der Aufladung aber nicht mehr dieselbe Batterie-Kapazität wie vor der Entladung aufweist. Auch kann man sie nur begrenzt wieder aufladen (ca. 25 Zyklen).

       (Grundsätzlich lässt sich jede Alkali-Mangan-Batterie einige Male "aufladen". Allerdings handelt es sich mehr um eine Teilaufladung, die einer vorausgegangenen Teilentladung folgt, da Alkali-Mangan-Batterien keine Tiefentladung zulassen. Man sollte daher besser die Bezeichnung "Regeneration" verwenden.)

Gängige chemische Systeme für Primärbatterien: die Zink-Kohle- (Leclanché Element), Alkali-Mangan-, Zink-Luft-, Quecksilber-Oxid-, Silber-Oxid- und die Lithium-Batterie.

Gängige chemische Systeme für Sekundärbatterien: der Blei-, Nickel-Cadmium- (NiCd), Nickel-Metall-Hydrid- (NiMH) und der Lithium-Ionen-Akku (Li-Ion).

       Neben den Ausführungen zum chemischen System soll hier vor allem auf das Entladeverhalten eingegangen werden. Wie verhält sich eine Batterie unter Last? Dabei werden Begriffe wie "Batterie-Kapazität", "Entladeschlussspannung", "Tiefentladungsbereich", "Innenwiderstand" u.a. eine wichtige Rolle spielen.

       Jede Batterie stellt einen elektrochemischen Energiewandler dar, der gespeicherte chemische Energie auf direktem Wege in elektrische Energie umwandeln kann. Ob Primär- oder Sekundärbatterie bzw. Batterie oder Akku - die Funktionsweise ist im Grunde immer die gleiche: Jeder Akku bzw. jede Batterie besteht aus mindestens einer oder mehreren einzelnen Zellen. Jede Zelle besteht wiederum aus drei Komponenten: der positiven Elektrode oder dem positiven Pol (Kathode), der negativen Elektrode oder dem negativen Pol (Anode) und einer Trennschicht, Elektrolyt genannt.

       Anode und Kathode bestehen aus unterschiedlichen Metallen oder Metall und Kohle. Werden diese Metalle in eine elektrisch leitende Flüssigkeit, den Elektrolyt, getaucht, so kann eine elektrische Spannung zwischen ihnen gemessen werden (galvanisches Element). Diese ist abhängig von der Fähigkeit der Oxidierbarkeit bzw. Reduzierbarkeit der an dem chemischen Prozess beteiligten Stoffe.

       Technisch gesehen besteht das Problem, dass an der Kathode Wasserstoff reduziert wird (Wasserstoffpolarisation). Dies würde normalerweise zu einer Wasserzersetzung und damit der Bildung von Wasserstoffgas führen. Der isolierend wirkende Wasserstoff unterbräche den Stromfluss und die Spannung würde auf Null sinken. (Durch den Spannungsabfall durch Wasserstoffpolarisation ist auch der Ladezustand ablesbar.) Im schlimmsten Fall käme es zu einer Explosion der Zellen. Abhilfe bietet ein sogenannter Depolarisator, der den Wasserstoff mit frei werdendem Sauerstoff zu Wasser verbindet. Bei diesem Depolarisator handelt es sich üblicherweise um ein Metalloxid, welches gleichzeitig die positive Elektrode bildet.

Ist eine Zelle geladen, so herrscht am negativen Pol (Anode) ein Elektronen-Überschuss. Werden nun negativer und positiver Pol über einen Verbraucher, z.B. eine Glühlampe, in Verbindung gebracht, so bewegen sich Elektronen vom negativen Pol über den Verbraucher zum positiven Pol bzw. von der Anode zur Kathode. Gleichzeitig findet über den Elektrolyten eine Ionenwanderung statt (Redoxreaktion): Es fliessen die positiv geladenen Kationen zur Kathode bzw. zum Pluspol, die Kathode wird reduziert. Die negativ geladenen Anionen fliessen zur Anode bzw. zum Minuspol, die Anode wird oxidiert.

Theoretisch hat ein galvanisches Element auf Grund der chemischen Spannungsreihe eine fest definierte Spannung. Wie jedoch bereits erläutert, gibt es beim Entladen u.a. das Phänomen der Wasserstoffpolarisation, welches sich trotz eines Depolaristors einstellt, wenn eine Zelle an ihre Kapazitätsgrenze kommt: Es werden die wässrigen Anteile des Elektrolyts zersetzt (neben dem Wasserstoff entsteht auch Sauerstoff). Das führt zum Sinken der Zellspannung.

Es ergibt sich ein typischer Spannungsverlauf: Bei einer Primärbatterie (hier eine Alkaline-Batterie) fällt die Spannung im ersten Viertel zunächst stark ab, um sich dann die Hälfte der Zeit im Bereich zwischen 1,2 und 1,0 Volt zu bewegen. Bei einer Sekundärbatterie (hier ein NiMH-Akku) ist der Spannungsverlauf deutlich stabiler. Allerdings erfährt er am Ende ebenfalls einen drastischen Spannungsabfall (siehe Abb. 3).

Daraus lassen sich zwei Schlüsse ziehen:

An den Entladekurven wird deutlich, dass die Spannung zunehmend geringer wird, wenn der Batterie Energie entnommen wird. Die Energiemenge nun, die einer Batterie vom frisch geladenen Zustand an entnommen werden kann, bis ihre Spannung einen spezifischen Minimalwert (die Entladeschlussspannung) erreicht, bezeichnet man als ihre Batterie-Kapazität (auch als Nennkapazität oder Standardkapazität bezeichnet). Unterhalb der Entladeschlussspannung, der Entladegrenze einer Batterie, liegt der Tiefentladungsbereich, die Batterie beginnt sich chemisch zu zersetzen.

       Unter Batterie-Kapazität versteht man also die verfügbare Elektrizitätsmenge einer Batterie oder Zelle. Sie wird in Ampèrestunden (Ah) bzw. milli-Ampèrestunden (mAh) angegeben. Aus diesem Wert lässt sich problemlos theoretisch die Zeit errechnen, welche eine bestimmte Energiemenge zur Verfügung steht: Beispielsweise hat eine Sekundärbatterie eine Batterie-Kapazität von 1100 mAh. Ein Verbraucher benötigt 50 mA (milli-Ampère). 1100 : 50 = 22 Stunden steht die gewünschte Energie zur Verfügung. In der Praxis sind die Zeiten allerdings immer etwas kürzer.

Eine Batterie zeigt einen deutlichen Spannungsabfall, wenn die Spannung unter Last gemessen wird. Spannung kann aber nur an einem Widerstand abfallen. Also kann man die Batterie selber als einen Widerstand auffassen, der dem Verbraucher vorgeschaltet wird und an dem die Restspannung abfällt. Batterie und Verbraucher bilden somit einen Spannungsteiler (siehe Abb. 4).

Der Widerstand nun, den die Batterie selber bildet, wird als Innenwiderstand (Ri) bezeichnet. Je grösser die Last an einer Batterie, d.h. je kleiner der "Aussen-Widerstand" (Last), desto schneller bricht die Spannung zusammen, desto weniger Strom kann fliessen. Man kann aber - in Anbetracht des Spannungsteilers - auch umgekehrt formulieren: Je kleiner der Innenwiderstand, desto langsamer bricht die Spannung zusammen, desto mehr Strom kann fliessen (siehe Abb. 5).

Der Innenwiderstand einer Batterie ist offensichtlich entscheidend für ihr Verhalten unter grossen Lasten. Insbesondere bei Sekundärbatterien handelt es sich um eine entscheidende Grösse. Denn nur Akkus mit niedrigem Innenwiderstand sind für Hochstromverbraucher geeignet. Den geringsten Innenwiderstand weisen hier NiCd-Zellen auf. Er beträgt im Durchschnitt etwa 16 mOhm (milli-Ohm), der von NiMH-Zellen liegt etwas höher bei etwa 22 mOhm. Besonders hoch ist der Innenwiderstand bei Li-Zellen (170 mOhm). Dieser sehr hohe Innenwiderstand macht diesen Sekundärbatterie-Typ für Hochstromverbraucher schlicht ungeeignet.

Die Bezeichnungen für Batteriegehäuse von Primär- und Sekundärbatterien scheinen zunächst etwas verwirrend. Beispielsweise kann eine einfache Stabbatterie mit Mignon-Gehäuse, wie sie beispielsweise für Rasierapparate oder Walkmans Verwendung findet, ganz unterschiedliche Bezeichnungen haben. Das liegt zum einen daran, dass die Normen (IEC, ANSI oder JIS) nicht verbindlich sind. Zum anderen unterscheiden sie teilweise nicht nur die Gehäusetypen (wie der Trivialname oder die heutige Verwendung der ANSI-Norm, sondern geben auch gleichzeitig Informationen über das angewandte elektrochemische System (IEC und JIS).

       Nur Batterien, die von der IEC (International Electrotechnical Commission) genormt wurden, besitzen eine eindeutige, international gültige Bezeichnung (z.B. Mignon-Alkaline = LR6, Mignon-Zink-Kohle = R6).

       Auf Grund ihrer Bekanntheit wird heute noch vielfach die "alte" ANSI-Norm (American National Standards Institut) verwendet. Ursprünglich bezeichnete sie eine Zink-Kohle-Batterie mit einem bestimmten Gehäuse (z.B. Mignon-Zink-Kohle = AA). Heute wird sie parallel zum Trivialnamen als reine Gehäusebezeichnung verwendet (z.B. Mignon = AA).

       Die JIS-Norm (Japanese Industrial Standard) wird teilweise ebenfalls noch wegen ihrer Popularität beibehalten. Wie auch die IEC-Norm bezeichnet sie neben dem Gehäuse gleichzeitig das chemische System (z.B. Mignon-Alkaline = AM3, Mignon-Zink-Kohle = UM3N). Das Gehäuse wird folglich durch das Kürzel M3 gekennzeichnet (z.B. Mignon = M3).

       Anschliessend folgt eine Übersicht über die gängigsten Batterieformen bzw. Gehäusetypen.

       Neben der Grösse einer Batterie, die sich relativ leicht bestimmen lässt, stellt sich die Frage, was für das jeweilige Gerät oder die jeweilige Nutzung besser ist: Eine Sekundärbatterie, eine Primärbatterie oder eine wiederaufladbare Batterie?

Sekundärbatterien eignen sich für

Primärbatterien (und bedingt auch wiederaufladbare Batterien) eignen sich für

Für Hör- oder Personenrufgeräte stehen als Alternative zu den bisher oft verwendeten quecksilberhaltigen Knopfzellen Zink-Luft-Knopfzellen zur Verfügung. Solche Produkte helfen, die Quecksilber- und Cadmiumbelastung der Umwelt zu reduzieren.

       Mit dem Begriff "Primärbatterien" werden die "Batterien" des allgemeinen Sprachgebrauchs bezeichnet. Das sind netzunabhängige elektrochemische Energiespeichersysteme, die nicht für eine nochmalige Aufladung vorgesehen sind. (siehe auch: "Funktionsprinzip" von Batterien und Akkus sowie den Abschnitt "Batterieformen (Gehäusetypen)")

       1792 entwickelte Graf Alessandro Volta (1745-1827) das sogenannte Voltasche Element (Kupfer, Zink, angesäuertes Wasser) und 1800 die Voltasche Säule (Kupfer- und Zinkplatten mit Zwischenschichten aus getränktem Filz). Durch Veränderungen des Voltaschen Elements erfand John Frederic Daniell (1790-1845) 1836 das erste konstante Element, welches keine Polarisationserscheinungen aufwies und im unbelasteten Zustand eine nahezu konstante Zellspannung von 1 Volt lieferte: das Daniellsche Element.

       Schliesslich entwickelte der Franzose Georges Leclanché (1839-1882) 1868 die nach ihm benannte Braunstein-Zelle: Ein von Braunstein umgebener Kohlestab steckt in einem Tonzylinder, der in Ammoniumchlorid steht, in welchem sich zusätzlich ein Zinkstab als negative Elektrode befindet. In abgewandelter Form wird dieses Leclanché Element als sogenannte Zink-Kohle-Batterie hergestellt.

       Hier eine tabellarische Übersicht über die chemische Zusammensetzung und die wichtigsten Merkmale sowie Verwendungszweck gängiger Batterie-Typen gegeben werden:

       Mit dem Begriff "Sekundärbatterien" werden die "Akkus" oder "Akkumulatoren" des allgemeinen Sprachgebrauchs bezeichnet. Das sind alle netzunabhängigen elektrochemischen Energiespeichersysteme, die ausdrücklich für eine nochmalige Aufladung vorgesehen sind. (siehe auch: "Funktionsprinzip" von Batterien und Akkus sowie den Abschnitt "Batterieformen (Gehäusetypen)")

       Bereits 1859 entwickelte der französische Chemie Experte Planté den ersten aufladbaren Bleiakku, der allerdings noch nicht stabil war. 1868 gelang es schliesslich, die elektrische Energie "lagerbar" zu machen und somit einen Energiespeicher zu erhalten, wie man ihn heute als Autobatterie kennt. Junger entwickelt daraus 1899 den ersten Alkaline-Akku, indem er Nickel und Cadium als Elektroden und Kalilauge als Elektrolyten verwendete. Bald darauf (1901) wurden von Edison ein Nickel-Cadmium- und einen Nickel-Eisen-Akku entwickelt. Erst 1961 realisierte Neumann die erste komplett geschlossene, "wartungsfreie" NiCd-Zelle, die gleich darauf von Sanyo in die Massenproduktion ging.

       Zunächst einmal eine Übersicht über die chemische Zusammensetzung und die wichtigsten Merkmale sowie Verwendungszweck gängiger Akku-Typen:

Blei: Der Bleiakkumulator (bekannt u.a. als Autobatterie) sei hier nur der Vollständigkeit halber erwähnt, da er für den Heimelektronikbereich weniger relevant ist.

NiCd: Die NiCd-Technologie ist nach dem Blei-Akku die älteste, im grossen Stil angewandte Akku-Technologie. NiCd-Akkus sind schwer, haben eine relativ geringe Batterie-Kapazität, weisen eine hohe Selbstentladung auf, sind anfällig für den Memory-Effekt, der sie schnell "schlapp" macht. Aber allein die Tatsache, dass sie neben Nickelhydroxid das sehr giftige Cadmiumhydroxid enthalten, wäre ein guter Grund, diesen Akkutyp nicht zu verwenden. Allerdings hat er, dem NiMH- und dem Li-Ion-Akku gegenüber durchaus Vorteile:

NiMH: Im Gegensatz zum NiCd-Akku ist der NiMH-Akku deutlich umweltfreundlicher, da er kein Cadmiumhydroxid, sonder stattdessen eine wasserstoffspeichernde Nickellegierung (Metallhydrid) enthält. Allerdings ist dieser Akku-Typ relativ teuer und weist ebenfalls eine hohe Selbstentladung auf. Ähnlich dem Memory-Effekt des NiCd-Akkus weist der NiMH-Akku den sogenannten Lazy-Battery-Effekt auf, der ebenfalls dazu führt, dass der Akku zu schnell "schlapp" macht. Schliesslich führt der Ladevorgang zu einer Ausdehnung der Kristallgitter, was die Lebensdauer verringert. Die Vorteile liegen aber auf der Hand:

Li-Ion / Li-Polymer: Li-Akkus haben eine deutlich höhere Energiedichte als NiCd- oder NiMH-Akkus und sind dabei auch noch leichter. Diese Vorteile haben ihren Preis und das im wahrsten Sinne des Wortes: Li-Akkus sind die derzeit teuersten gängigen Akku-Typen auf dem Markt. Neben dem chemisch hochreaktiven Lithium kommt in Li-Ion-Akkus ein Elektrolyt zum Einsatz, der aus aggressiven organischen Lösungsmitteln (Propylen- oder Ethylen-Carbonat) besteht. Um ein Platzen durch falsches Aufladen zu verhindern, werden sie meistens mit einer eigenen Ladeelektronik im Gehäuse versehen.

       Die Bezeichnung "Swing-Batterie" rührt von der Art des Ladeverhaltens eines Li-Akkus her: Beim Aufladen wird Lithium aus dem Lithium-Cobald-Oxid in Ionenform in ein Kohlenstoffgitter der Negativen Elektrode eingelagert und beim Entladen wieder abgegeben. Die Li-Ionen "swingen" quasi zwischen den Elektroden hin und her.

       Der Hauptunterschied zwischen dem Li-Ion- und dem Li-Polymer-Akku besteht darin, dass letzterer keinen flüssigen Elektrolyten verwendet. An Stelle eines flüssigen Elektrolyten wird ein Ionen leitendes Polymer in Form eines Gels verwendet. Das macht den Li-Polymer-Akku auslaufsicher, extrem flach und - da er anders als bei den NiCd-, NiMH- und Li-Ion-Zellen ohne Metallgehäuse auskommt - in Grenzen biegsam. Die Elektroden sind meist mit einer flexiblen Kunststoff- oder Aluminiumfolie beschichtet. Lithium-Polymer-Akkus weisen überdies eine sehr hohe Energiedichte auf, so dass sie noch kleiner, leichter und leistungsfähiger gebaut werden können als bisherige Akkus.

       Das Lithium der Li-Akkus führt dazu, dass die Lebensdauer von Li-Akkus nur etwa zwei Jahre beträgt, egal, ob der Akku verwendet wird oder nicht. Er verträgt nur 300 bis 500 Ladezyklen. Schliesslich führt der sehr hohe Innenwiderstand zu geringer Strombelastbarkeit, weshalb dieser Akku-Typ sich schlecht für Hochstromverbraucher verwenden lässt. Die Vorteile sind allerdings bestechend:

       Zunehmend wird von der Möglichkeit Gebrauch gemacht, Batterien (Primärbatterien) durch Akkus (Sekundärbatterien) zu ersetzen. Doch so einfach es aussieht, es ist auf jeden Fall nicht damit getan, einfach ein paar Akkus und ein Ladegerät zu kaufen. Schon nach kürzester Zeit kann es nämlich passieren, dass nicht nur die Freude über die neuen Errungenschaften, sondern auch deren Leistungsfähigkeit irgendwie getrübt ist ...

       Da wäre beispielsweise die Fernbedienung des Fernsehers, die mit teuren NiCd-Akkus bestückt wurde. Schon nach zwei bis drei Monaten reagiert sie kaum noch auf einen Knopfdruck. Woran liegt das?

       Im Gegensatz zu Primärbatterien, weisen Sekundärbatterien eine relativ starke Selbstentladung auf. Das bedeutet: ein frisch geladener Akku entlädt sich vollkommen selbstständig, ohne dass man etwas dafür tun müsste: Nach etwa 3 Monaten ist die Batterie-Kapazität von NiCd- und NiMH-Akkus praktisch erschöpft. Bei Li-Ion-Akkus ist die Selbstentladung deutlich geringer: Hier gehen innerhalb eines Monats vielleicht 10% der Batterie-Kapazität verloren.

       Dieses Phänomen macht NiCd- und NiMH-Akkus für Verbraucher, die nur selten genutzt oder die über einen langen Zeitraum nur geringen Energiebedarf aufweisen, praktisch unbrauchbar.

       Die Freude an den neu erstandenen Akkus währt nicht lange. Trotz fleissigen Aufladens schaltet der neue Camcorder immer früher ab. Dabei hat man doch darauf geachtet, dass die Akkus immer schön "voll" sind.

       NiCd- und NiMH-Akkus weisen einen Effekt auf, der sich in etwa so beschreiben lässt: Ein frisch geladener Akku wird benutzt. Bevor er vollständig entladen ist lädt man ihn noch einmal nach, um genug "Saft für Unterwegs" zu haben. Merkwürdigerweise geben die Akkus nach diesem zweiten Ladezyklus nur noch Energie bis zu dem Punkt ab, an dem man sie zuvor nachgeladen hatte. Es scheint, als erinnerten sie sich an den letzten "Tiefpunkt" und würden darunter keine Energie mehr bereitstellen: Die Arbeitskapazität ist unter die Nennkapazität gesunken. Bei diesem Kapazitätsverlust kann es sich um zwei Effekte handeln: bei NiCd-Akkus um den Memory-Effekt, bei NiMH- um den Lazy-Battery-Effekt.

Memory-Effekt (NiCd): Beim Memory-Effekt bricht an der Stelle in der Entladekurve die Spannung plötzlich ein, wo zuvor die letzte Entladung beendet wurde (zweite Entladestufe). Die Spannung sinkt plötzlich ein gutes Stück ab und führt so zum zu frühen Abschalten von Verbrauchern (siehe Abb. 6).


Lazy-Battery-Effekt (NiMH): Der Lazy-Battery-Effekt zeigt sich bei NiMH-Akkus. Er drückt sich darin aus, dass der Akku generell eine geringere Spannung bereitstellt. Dieses Phänomen führt ebenfalls zum zu verfrühten Abschalten von Verbrauchern (siehe Abb. 6).

       Chemisch gesehen handelt es sich um grobkristalline Ablagerungen auf den Elektroden, welche den Memory-Effekt bzw. den Lazy-Battery-Effekt hervorrufen. Die Akkus "verschlacken", ihr Innenwiderstand wächst und als Folge davon spenden sie deutlich immer weniger Energie.


Li-Akkus: Auch wenn es heisst, Li-Akkus wiesen keinen Memory-Effekt und auch keinen Lazy-Battery-Effekt auf, so bildet sich bei ihnen dennoch eine "Schlackenzone". Diese macht sich nach spätestens einem Jahr bemerkbar und kommt durch Korrosion der Lithium-Elektrode zustande. Folglich sinkt auch bei Li-Akkus ihre Energieverfügbarkeit (Arbeitskapazität) bzw. ihr Innenwiderstand wächst.

       Im Gegensatz zur Schlackenzone bei Li-Akkus sind die Schlackenzonen bei NiCd- und NiMH-Akkus in den meisten Fällen revidierbar. D.h. bei richtigem Laden können "entkräftete" Akkus wieder voll funktionsfähig werden. Es handelt sich nur um einen temporären Kapazitätsverlust. Die Arbeitskapazität kann durch entsprechende Behandlung wieder heraufgesetzt werden. Eine solche Behandlung wird als Refreshen bzw. Rekonditionieren bezeichnet. (Ganz anders sieht das bei einem Fading bzw. Schwund aus, der auf andere Art und Weise zustande kommt und der einen irreversiblen bzw. Langzeit-Kapazitätsverlust darstellt.)

       Rekonditionieren geschieht durch zyklisches Laden und Entladen eines Akkus. Es bewirkt im Innern eine Rückwandlung der grobkristallinen Struktur zurück zur feinkristallinen. Dieses Verfahren wird auch nach langer Akkuliegezeit (z.B. mehrwöchigem Nichtnutzen) angewandt.

       Ein neuer Akku wird ebenfalls eine Zeit gelegen haben, bis er den Verbraucher erreicht. Auch neue Akkus werden deshalb einer Rekonditionierungsprozedur unterzogen. In diesem Fall bezeichnet man sie allerdings als Konditionierung bzw. Formierung.

       Besitzt ein modernes Ladegerät einmal keine Refreshfunktion, so ist das sicherlich kein Beinbruch, solange das Gerät über eine Lade- und Abschaltautomatik mit Impulserhaltungsladung verfügt. Dann ist es nämlich möglich, auf Knopfdruck Akkus zunächst entladen, dann laden und schliesslich den Ladezustand so lange erhalten zu lassen, bis man manuell den nächsten Entladezyklus einleitet. Schon nach 3 - 4 dieser Zyklen sind die meisten Akkus wieder "voll da".

       In diesem Zusammenhang spiel eine weitere Kenngrösse von Sekundärbatterien eine recht grosse Rolle. Es ist ihre Zyklenfestigkeit. Durch sie wird angegeben, wie oft ein Akku geladen werden kann, bevor er nicht mehr brauchbar ist. Eine besonders hohe Zyklenfestigeit weisen NiCd-Akkus auf (bis zu 2000 Ladezyklen). Die geringste Zyklenfestigkeit haben Li-Ion-Akkus mit 200-500 Zyklen.

       Vielleicht hat man es schon vermuten können: Das "A" und "O" der Akkupflege ist das entsprechende Ladegerät. Taugt dieses nichts, so trägt es in keiner Weise zur Erhaltung der Akkus bei. - Die Freude ist schnell getrübt.

       Grundsätzlich werden drei Ladegerät-Typen unterschieden: Langsam-Lader, Schnell-Lader und Reflex-Lader.

       
Langsam-Lader: Die Langsam-Lader sind inzwischen in den Verruf gekommen, eine sogenannte "Killertechnik" zur Anwendung zu bringen, da sie vor allem meistens keine Entladefunktion besitzen und damit "fein" zum Memory- oder Lazy-Battery-Effekt beitragen: die Arbeitskapazität der verwendeten Akkus sinkt zunehmend unter die Nennkapazität. Sie können auf Grund ihres geringen Ladestromes gerade noch dazu dienen, Akkus, die tiefentladen wurden, eventuell wieder zu reanimieren, (unter Tiefentladung versteht man das für den Akku äusserst schädliche Entladen bis unter die Entladeschlussspannung.) da Akkus in diesem Zustand keine hohen Ladeströme vertragen.

       
Schnell-Lader: Die sogenannten Schnell-Lader sind microcontrollergesteuert und bieten normalerweise Wartungsfunktionen an. Das Prinzip ist sehr einfach: Sie laden mit sehr hohen Strömen den Akku bis dieser einen typischen maximalen Spannungswert (Peak) erreicht. Danach fällt die Spannung etwas ein, der Akku ist geladen. Das Gerät schaltet nun normalerweise auf eine Impuls-Erhaltungsladung mit sehr geringem Strom um. Dieses Verfahren ist sehr schonend für Akkus: Arbeitskapazität = Nennkapazität

       
Reflex-Lader: Noch idealer arbeitet der Reflex-Lader. Das Prinzip dabei ist relativ einfach. Ein dreiphasiger Zyklus wird wie folgt durchlaufen: a) langer Ladeimpuls (ca. 1 s) mit hohem Strom, b) kurzer Entladeimpuls (ca. 5 ms) mit ca. 1/3 des Ladestroms und schliesslich c) eine Messpause in welcher nach dem Delta-Peak-Verfahren (Spannungsgradientenabschaltung) gemessen wird, ob der Akku bereits geladen ist.

       Mittels des Reflexladeprinzips verschwindet der Memory- oder Lazy-Battery-Effekt praktisch vollkommen, da der Entladeimpuls den Akku quasi regelmässig refreshed. Auf diese Weise können sogar teilentladene Akkus aufgeladen werden. Die Ladezeiten, welche beim Schnell-Lader bereits nur wenige Stunden betragen, werden beim Reflex-Lader nochmals deutlich herabgesetzt: Arbeitskapazität = Nennkapazität

       Nahezu alle Batterien und Akkus enthalten umweltgefährliche Stoffe. Besonders umweltgefährdend sind Batterien, welche die Schwermetalle Quecksilber (Hg), Cadmium (Cd) oder Blei (Pb) enthalten.

       Aber auch Nickel, Zink und Lithium sowie deren Verbindungen sollten auf keinen Fall in den Hausmüll gelangen. Auch von ihnen kann eine Gefährdung der Umwelt ausgehen oder es handelt sich um wertvolle Ressourcen, die nur in begrenzter Menge zur Verfügung stehen.

       Quecksilber, Cadmium und Blei sind besonders gefährliche Stoffe, sie können einerseits direkte gesundheitsschädigende Wirkungen auf den Menschen haben, andererseits reichern sich diese Schwermetalle und ihre Verbindungen in der Nahrungskette und in der Umwelt an und schädigen Ökosysteme, Tiere und somit indirekt den Menschen. Schwermetalle führen z.B. zu Schäden in Gewässern, reichern sich in Fischen an und können so in den menschlichen Körper gelangen.

       Der Anteil von Batterien der gesamten Schwermetallmenge in die Umwelt ist sehr gross. 1999 wurden weltweit drei Viertel des insgesamt verbrauchten Cadmiums für die Herstellung von Akkus eingesetzt. Aber nicht nur die Schwermetalle tragen zu der schlechten Umweltbilanz von Batterien bei.

       Mit der intensiven Nutzung von Nickel, Zink und Lithium sowie deren Verbindungen werden, wie bereits erwähnt, wertvolle Ressourcen verbraucht, die nur in begrenzter Menge zur Verfügung stehen.

       Besonders problematisch ist die unglaublich schlechte Energie-Bilanz: Primärbatterien verbrauchen zu ihrer Herstellung ca. 40-500 mal mehr Energie als sie bei der Nutzung später wieder abgeben. Damit handelt es schlichtweg um die teuerste Energieform. Durch die richtige Verwendung wiederaufladbarer Batterien und Sekundärbatterien kann diese Bilanz sicherlich verbessert werden.