Arten von Akkus – alles Wichtige auf einen Blick
- Akkumulatoren werden stetig weiterentwickelt, um mehr Leistung, Sicherheit und Flexibilität zu ermöglichen.
- Nickel-Cadmium-Akkus galten lange Zeit als prägend, sind heute jedoch längst überholt.
- Nickel-Metallhydrid-Akkus sind mittlerweile ebenfalls nicht mehr up to date und werden nur noch in Ausnahmefällen eingesetzt.
- Lithium-Ionen-Akkus gelten als moderner Standard mit hoher Leistung und optimalem Handling.
Von Li-Ion bis NimH – die Vielzahl der Akku-Arten
Wer privat oder im Job mit verschiedenen akkubetrieben Geräten, Systemen oder Fahrzeugen zu tun hat, ist sicherlich schon einmal über die Vielzahl an unterschiedlichen Akku-Arten gestolpert. Bei genauerem Hinsehen scheint es fast so, als würde jedes Gerät mit einer eigenen Akku-Art betrieben werden. Hier den Überblick zu behalten, ist nicht gerade einfach. Vor allem weil regelmäßig neue Arten von Akkumulatoren entwickelt werden. Schließlich versprechen diese noch mehr Leistung, eine noch längere Haltbarkeit oder kürzere Ladezeiten. Der nachfolgende Ratgeber liefert einen Überblick über die gängigsten Akku-Arten, erklärt kurz die jeweiligen Funktionsweisen und zeigt auf, wo und wie die Akkus verwendet werden.
Inhaltsverzeichnis
Die wichtigsten Akku-Arten im Überblick: Welche Akku-Arten gibt es?
Kurz zu den Basics: Die Bezeichnung „Akku“ ist die Kurzform für Akkumulator. Hierbei handelt es sich um ein wiederaufladbares galvanisches Element, das in der Lage ist, Energie zu speichern. Dafür wird die beim Aufladen gelieferte elektrische Energie in chemische Energie umgewandelt. Sobald der Akkumulator benutzt wird, erfolgt eine Rückumwandlung der chemischen in elektrische Energie, sodass man mit dem Akku verschiedene elektrische Geräte und Systeme betreiben kann.
Akkus werden prinzipiell genauso verwendet wie Batterien, haben jedoch den Vorteil, dass sie, sobald die gespeicherte Energie verbraucht ist, wieder aufgeladen werden können. Deshalb spricht man manchmal auch von einer Sekundärbatterie. Die ersten Akku-Arten wurden bereits im 19. Jahrhundert erfunden. Seitdem wurde die Technologie permanent weiterentwickelt, sodass wir heute auf viele verschiedene Akku-Arten zurückgreifen können. Die wichtigsten werden nachfolgend vorgestellt.
Nickel-Cadmium-Akku (NiCd)
Nickel-Cadmium Akkus gehören zu den ältesten Akku-Arten. Die erste Sekundärbatterie dieser Art wurde bereits im Jahr 1899 entwickelt und zwar von einem Schweden namens Waldemar Jungner. Die wichtigsten Materialien bei dieser Akku-Art sind Cadmium und Nickel bzw. Nickel(III)-oxidhydroxid, die an den Polen zu finden sind.
Nickel-Cadmium-Akkus heute nur noch in Ausnahmefällen erlaubt
Bis in die 1990er Jahre galten Nickel-Cadmium-Akkus als Goldstandard unter den Sekundärbatterien. Heute sind die NiCd-Akkus in der EU verboten. In Deutschland darf diese Akku-Art nur noch in Ausnahmefällen – zum Beispiel bei medizinischer Ausrüstung sowie Not- und Alarmsystemen – in den Verkehr gebracht werden. Das Problem ist nämlich: Cadmium ist ein toxisches Schwermetall, das die Umwelt extrem belastet.
Tiefentladung und Memory-Effekt
Dass man heutzutage normalerweise keine Akkus der Art Nickel-Cadmium mehr kaufen kann, ist für Verbraucher und Anwender nicht weiter tragisch. Mit modernen Akku-Arten lässt sich nämlich heute deutlich mehr Kapazität erzeugen. Zudem fielen bei den NiCd-Akkus die Probleme mit der Tiefentladung sowie der Memory-Effekt relativ stark ins Gewicht.
Nickel-Metallhydrid-Akku (NiMH)
Seit den 1980er Jahren ist mit dem Nickel-Metallhydrid-Akku eine weitere sehr gebräuchliche Akku-Art auf dem Markt. Zu Beginn waren diese Akkumulatoren noch recht teuer, mittlerweile sind sie aber erschwinglich und für Verbraucher praktisch überall erhältlich. Bei den NiMH-Akkus findet sich an der positiven Elektrode Nickel(II)-hydroxid und an der negativen Elektrode ein Metallhydrid. Entsprechend kommt diese Akku-Art ohne das umweltschädliche Cadmium aus.
NiMH-Akkus mit höherer Kapazität
Wenn es um die Kapazität der Akku-Arten geht, spricht man auch von der Energiedichte. Diese liegt bei NiMH-Zellen bei rund 80 Wh/kg. Damit ist die Energieausbeute, die diese Akku-Art verspricht, ungefähr doppelt bis dreifach so groß wie die eines NiCd-Akkus. Auch der gefürchtete Memory-Effekt ist bei dieser Akku-Art praktisch nicht mehr relevant.
Batterieträgheitseffekt und kleiner Temperaturbereich
Wer schon einmal mit einem akkubetriebenen Gerät, das mit NiMH-Akkus ausgestattet war, bei kalten Temperaturen unterwegs war, wird eines festgestellt haben: Die Leistung nimmt rapide ab. Schon ab 0 °C ist diese Leistungsabnahme extrem spürbar. Darüber hinaus führen häufige Teilentladungen mit der Zeit zu einem Batterieträgheitseffekt. Auch Tiefentladungen können für NiMH-Akkus mit der Zeit zum Problem werden.
Lithium-Akkus
Unter Lithium-Ionen-Akkus fasst man gleich mehrere Akku-Arten zusammen, bei denen Lithium-Verbindungen die wichtigste Rolle spielen. Diese Akku-Arten gehören zu den neusten Generationen und setzen sich seit einigen Jahren als Standard in vielen Geräten durch. Sie werden nachfolgend vorgestellt.
Lithium-Ionen-Akku (Li-Ion)
Der klassische Lithium-Ionen-Akku besitzt prinzipiell dieselben Eigenschaften wie ein Metallhydrid-Akkumulator, ist jedoch deutlich kleiner und bringt trotzdem eine überzeugende Energiedichte. An beiden Elektroden finden sich bei dieser Akku-Art Lithium-Ionen, dank derer sie maximale Leistung bei kompakter Bauweise liefern. Besonders gern werden diese Akkus beispielsweise in Smartphones, aber auch in Digitalkameras und Laptops eingesetzt. Wie genau es um Energiedichte, Lebensdauer und Co. beschaffen ist, hängt davon ab, aus welchen Materialien der Lithium-Ionen-Akku gefertigt wurde. So gibt es beispielsweise Varianten, die auf einer Lithium-Cobaltdioxid-Kombination basieren, aber auch Exemplare, bei denen Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Oxide dominieren.
Lithium-Ion-Polymer-Akku (Li-Ion-Poly)
Lithium-Ion-Polymer-Akkus präsentieren sich als Weiterentwicklung der herkömmlichen Li-Ion-Akkus. Hier wurde der ursprünglich flüssige Elektrolyt durch eine feste Variante in Form einer Polymer-Folie ersetzt. Dadurch kann diese Akku-Art in ganz neuen Bauformen und -größen hergestellt werden. Lithium-Ion-Polymer-Akkus kommen beispielsweise bei Mobiltelefonen zur Anwendung, ebenso wie in Elektroautos.
Viele Vorteile der Lithium-Ionen-Akkus
Keine Frage: Wenn es um verlässliche Leistung geht, stehen Lithium-Ionen-Akkus unter den Akku-Arten aktuell ganz weit oben auf dem Treppchen. Die mittlerweile recht erschwinglichen Akkumulatoren begeistern zudem mit einer langen Lebensdauer, geringer Selbstentladung, fehlender Probleme bei der Tiefentladung und dem Ausbleiben des Memory-Effekts. Der besondere Vorteil: Lithium-Ionen-Akkus können jederzeit problemlos zwischengeladen werden. Das ist bei älteren Akku-Arten nicht immer der Fall gewesen.
Einige Nachteile von Lithium-Ionen-Akkus
Je nach spezifischer Akku-Art enthalten Lithium-Ionen-Akkus teilweise bedenkliche Materialien. Diese schädigen die Umwelt zwar normalerweise nicht direkt, ihr Abbau aber schon. Das trifft insbesondere auf Kobalt, aber auch Graphit und Lithium selbst zu. Darüber hinaus ist diese Akku-Art etwas temperaturempfindlich und kann bei großer Hitze im wahrsten Sinne des Wortes zu brennen beginnen. Letzteres gilt vor allem für beschädigte Akkus. Daher empfiehlt es sich, bei der Frage, ob man einen Akku reparieren kann oder lieber austauschen sollte, auf Nummer sicher zu gehen.
Fazit: Moderne Akku-Arten halten, was sie versprechen
Heute ist ein Leben ohne die verschiedenen Akku-Arten, die uns den Alltag erleichtern, kaum vorstellbar. Als Handy-Akku über den Laptop bis hin zu portablen Lautsprechern und E-Auto-Akkus garantieren die Akku-Arten in ihrem jeweiligen Einsatzgebiet eine zuverlässige Leistung. Da die Forschung zudem permanent dabei ist, die nächste Generation von Akkumulatoren noch leistungsfähiger, langlebiger und flexibler zu gestalten, dürfen wir uns auch zukünftig auf neue Akku-Arten freuen. Diese sind zur Markteinführung zwar üblicherweise immer noch etwas teurer – doch die höhere Investition kann sich lohnen, wenn dafür bei Leistung, Handhabung und Co. mehr Komfort wartet.
