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AKKU
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TECHNIK
  • Was sind Akkus?
  • Aufbau im Allgemeinen
  • Ladungsvorgänge
  • Leistungskenndaten / Akkumulator-Typen
  • Merkmale
  • Sicherheitsrisiken?
  • Credits
  • Was sind Akkus?
    Als Akkumulatoren (sog. Sekundärelemente) werden jene galvanische Elemente bezeichnet, die sich wiederaufladen lassen können.
    Jene Elemente die nicht wieder aufgeladen werden können, bezeichnet man als Primärelemente oder besser bekannt als Batterien.

    Aufbau im Allgemeinen
    Ein Akku kann und besteht oftmals auch aus mehreren Zellen, deren Anzahl u.a. abhängig von der benötigten Spannung ist. Die Zellen bestehen aus voneinander isolierten Minus- und Pluspolen. Eine Elektrolyt-Lösung sorgt hierbei für den Ladungsausgleich.

    Im Beispiel der oft verwendeten Nickel/Cadmium-Akkus, agiert eine Nickelverbindung als Pluspol und Cadmium als negativer Pol. Ebenso populär sind Nickel-Metallhybrid-Akkus, in der Nickel ebenfalls als Pluspol agiert und die negative Seite durch wasserstoffspeichernde Metall-Legierungen repräsentiert wird. Im Falle der teueren aber effektiveren Lithium-Ionen-Akkus stellt Lithiummetalloxid das Anodenmaterial (+) dar und Kohlenstoff das Kathodenmaterial (-).

    Ladungsvorgänge
    Die elektrochemische Stromerzeugung nach dem Verfahren der Sekundärelemente ist trotz der Möglichkeit zur Wiederaufladung nicht unbegrenzt anwendbar. Akkus nutzen sich mit der Zeit ab und je nach Typ kann eine unsachgemässe Behandlung und Lagerung den Akku schneller abnutzen als einem lieb ist.

    Im Gegensatz zu Batterien kann durch Anlegen einer Spannung von aussen her, eine Umkehrung der chemischen Reaktionen und somit praktisch eine Wiederaufladung des Akkus erreicht werden. Fortwährende chemische Reaktionen (sog. Redoxreaktionen) lassen sich in einem galvanischen Element nicht so einfach unterbinden und so findet auch bei nicht-benutzung eine kontinuierliche Selbstentladung des Akkus statt.
    Dementsprechen Effekt unterliegen auch herkömliche Batterien.

    Ein oft diskutiertes Problem was Akkus betrifft, ist das Phenomen des Memory-Effekts. Speziell im Fall der Nickel/Cadmium-Akkus ist die Lebensdauer u.a. entscheidend davon abhängig, wie das Verfahren des Wiederaufladen gehandhabt wird.

    Der Wert der Spannung gibt Auskunft über den Ladezustand des Akkus. Lässt die Spannung des Akkus nach, wird diese in eine Ladestation eingesteckt, wo ihr wieder Energie zugeführt wird.

    Ni/Cd-Akkus unterliegen zu einem entscheidenem Mass dem Memory-Effekt. Die Bezeichung Memory rührt von der Tatsache her, dass sich der Akku offensichtlich "merkt", ob er nur teilweise entladen oder geladen wurde. Durch nur teilweise Ladung bzw. Entladung verringert sich aber stetig die Akku-Kapazität! Einem merklich geringeren Effekt unterliegen die Ni/MH-Akkus. Letztendlich ist hier geboten, die Akkus auch ruhig mal komplett zu entladen und dann erst wieder voll auf zu laden. Dadurch kann der Memory-Effekt in Ihrer Wirkung theoretisch fast wieder völlig aufgehoben werden, vorallem dann wenn man solche Zyklen mehrmals hintereinander komplett durchführt.
    Beispielsweise ab und zu 2-3mal komplett entladen und aufladen. Daraus resultiert eine höhere Ausbeute der maximal zu erreichenden Laderate. Es sollte aber inzwischen Standard sein, dass nun mehr moderne, intelligente Ladegeräte automatisch für ein solches schonendes Vorgehen sorgen.

    LEISTUNGSKENNDATEN / AKKUMULATOR-TYPEN
    Ni/Cd
    NickelCadmium
    Ni/Mh
    Nickel-Metallhybrid
    Li/Ion
    Lithium-Ionen
    Zellspannung bei Nennlast 1.2 V 1.2 V 3.6 V
    Energie-Inhalt ( Wh/kg ) 40 55 100
    Energiedichte ( Wh/I ) 100 160 230
    maximale Leistung ( Wh ) 20 35 60
    Lagertemperatur ( °C ) 0-45 0-30 -20-60
    maximale Laderaten ca. 500-1000 ca. 400-700 bis 1000
    *Wh steht für Watt mal Stunde

    Merkmale
    Aus der Tabelle wird sehr schnell eine Rangfolge über Effektivität der einzelnen Akku-Typen ersichtlich. Ni/Cd-Akkus werden immer mehr und mehr von Ni/MH und Li/Ion-Akkus abgelöst. Trotz höhere Preise, für diese Akku-Typen, überzeugen diese durch ein besseres Preis/Leistungsverhältnis. Während nun vor allem Li/Ionen-Akkus Anwendung in teureren Handys und Notebooks finden, findet man Ni/Cd-Akkus vorallem als Monozellen für den Einsatz in Walkmans oder älteren Handys.

    Ein höhere Energiedichte bei geringeren Ausmassen, eine grössere Ladungskapazität und das Vermeiden von Umweltgiften wie Cadmium, machen Ni/MH und Li/Ion-Akkus nur scheinbar zur teureren Wahl.


    Bericht von :
    [ CONVEX ]
    Überarbeitet von :
    [ BETA ]


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