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12.11.2007 - 

NiMH- und Li-Ion-Akkus

Akku-Kapazitäten im Test

Die Kapazitätsangabe auf der Verpackung eines NiMH- und Li-Ion-Akkus entspricht selten der realen Speicherkapazität der wiederaufladbaren Batterien. Daher haben wir die aufgedruckten Akku-Spezifikationen mit Messwerten aus dem Labor verglichen.

Von Bernhard Haluschak, tecChannel.de

Das wichtigste Kriterium für den Einkauf eines Akkus ist neben dem Formfaktor die Mengenangabe der Kapazität. Je höher die Energiemenge dieser Energiezelle ist, desto länger ist die Laufdauer des mobilen Gerätes. Davon abhängig legen die Akkuhersteller ihre Preise fest.

Die Akkuhersteller müssten aber noch mehr tun, nämlich Angaben für den Verbraucher machen. Da ein Akku in erster Linie eine chemische Energiezelle ist, unterliegt er einem natürlichen Alterungs- und Verfallsprozess. Aber weder auf den Akkus noch auf ihrer Verpackung wird darauf explizit hingewiesen. Selbst ein Herstellungsdatum auf den Akkus, das wichtig wäre, um das Alter der Zelle zu beurteilen, fehlt.

Neben den Energiezellen verkaufen die Akkuhersteller auch gleich die entsprechenden Ladegeräte. Doch diese Geräte bieten nur eine rudimentäre Funktionalität. Sie laden die Akkus mehr nicht. Auch das reicht nicht aus, denn ein Akku, der seinen Dienst möglichst lange verrichten soll, muss entsprechend gepflegt werden. Diesen Service bieten nur teure, prozessorgesteuerte Ladestationen mit umfangreichen Pflege- und Regenerationsfunktionen. Sie sind zudem in der Lage, die Akkukapazität relativ genau zu bestimmen.

So viel vorweg. Wir haben nun verschiedene handelsübliche NiMH- und Li-Ionen-Akkuzellen im Hinblick auf ihre Kapazitätsangaben einem Test unterzogen. Mit Hilfe von zwei professionellen Akkuladestationen überprüften wir, ob die vom Hersteller angegebenen Akkukapazitäten in der Praxis stimmen.

Akkuladegeräte

Die Hauptaufgabe eines Ladegerätes besteht darin, einen Akku mit Energie "aufzufüllen". Dabei muss die Aufladung je nach Akkutyp spezifisch erfolgen. Es gilt der Grundsatz: Die eingesetzte Ladetechnik beeinflusst signifikant die Energiespeicherfähigkeit und die Lebensdauer des Akkus. Darüber hinaus nutzen hochwertige Ladegeräte die Ladeenergie besser aus und ermöglichen eine den Akku schonende Aufladung innerhalb kürzester Zeit.

Bei der einfachsten Form eines Ladegerätes wird der Strom durch einen Vorwiderstand begrenzt. Dieser kann nur innerhalb bestimmter definierter Eckwerte variieren. Aufwendiger und technisch ein wenig anspruchsvoller sind Ladegeräte, die entweder mit einer Konstantstromquelle arbeiten oder eine spannungskonstante Ladung des Akkus zulassen. Besser sind allerdings Geräte, die beide Möglichkeiten kombiniert einsetzen.

Wer seine Akkus optimal laden will, muss moderne prozessorgesteuerte Ladegeräte einsetzen. Diese ermöglichen es, individuelle Ladeprogramme für verschiedene Akkutypen anzuwenden. Je nach technischer Ausstattung überwachen diese Geräte verschiedene physikalische Größen und vergleichen diese Parameter mit den abgespeicherten Ladekennlinien der entsprechenden Akkuzellen im Ladegerät. Damit ist es möglich, den Ladestrom und die Ladespannung quasi maßgeschneidert an den Ladezustand des Akkus anzupassen. Diese Ladegeräte können erkennen, ob der Akku vollgeladen ist, und besitzen einen Mechanismus, der von Laden auf Erhaltungsladen umschaltet.

Das Nonplusultra an moderner Ladelektronik sind computergesteuerte Ladegeräte mit umfangreichen, individuell einstellbaren Parametern inklusive diverser Kontrollfunktionen wie Temperaturüberwachung oder Notabschaltung. Diese Geräte stellen alle Parameter in einem Display oder grafisch am Computer dar und können diese abspeichern. Zusätzlich lassen sich auch exotische Akkutypen wie RAM-Zellen mit speziellen angepassten Parametern laden. Darüber hinaus verfügen diese Ladegeräte über besondere Pflege- und Regenerationsprogramme für "gestresste" Akkuzellen, und sie können sogar die Akkukapazität sowie den Innenwiderstand der Energiezelle ermitteln.

Test-Vorbetrachtungen

Die Kapazität eines Akkus entscheidet maßgeblich über die Betriebsdauer der mobilen elektronischen Geräte. Für eine praxisnahe Ermittlung dieser Kenngröße stehen dem Anwender nur teure semiprofessionelle Ladegeräte mit entsprechender Messfunktion zur Verfügung.

Für unseren Test benutzen wir die leicht zu bedienende Akkuladestation "ALC 2000 Expert" von ELV (Preis: circa120 Euro) und das Profigerät "ALC 8500 Expert" von Voltcraft (Preis: etwa 350 Euro). Beide Geräte sind prozessorgesteuert und bieten, wie oben schon erwähnt, umfangreiche Pflegeprogramme für "gestresste" Akku-zellen. Zusätzlich bietet die Pro-fi-Akkustation individuelle Ein-stellmöglichkeiten verschiedener Parameter über den PC. Darüber hinaus kann das Gerät nahezu alle handelsüblichen Akkus auch Li-Ionen-Zellen laden.

Zu Kontroll- und Analysezwecken protokolliert die Voltcraft-Ladestation alle Messwerte und bereitet sie für eine grafische Auswertung auf. Der preiswerte vollautomatische Akku-Lader ALC 2000 Expert besitzt solche Komfortfunktionen nicht. Bei diesem Gerät informiert lediglich ein kleines Display über die aktuellen Parameter und Messwerte. Beide Akkustationen können die für uns wichtige Akkukapazität durch einen kontrollierten Entladevorgang des Akkus ermitteln.

Die ersten Kapazitätsmessungen führen wir nach einer Formierung der neuen Akkus durch. Da neue Akkus nicht sofort mit dem ersten Ladezyklus ihre volle Leistungsfähigkeit erreichen, ist diese Vorgehensweise bei fast allen Akkutypen zwingend notwendig. Dabei durchlaufen die Akkus beim ALC-8500-Ladegerät fünf Lade-/Entladevorgänge mit reduziertem Strom von C/10. Beim ALC 2000 ist das nicht möglich. Hier haben wir uns für fünf automatische Ladezyklen entschieden. Die zweite Messung der Akkukapazität erfolgt nach 15 vollständigen Lade- und Entladedurchläufen an der jeweiligen Ladestation.

Als Lade- und Entladestrom wählen wir den vom Hersteller empfohlenen Wert oder, wenn keine Angaben vorhanden sind, C/10. Diese Einstellung ist nur beim ALC 8500 möglich, beim ALC 2000 verlassen wir uns auf die Automatikfunktion. Darüber hinaus verwenden wir bei der Messung mit der ALC-2000-Ladestation einem zweiten Satz identischer Akkuzellen aus der gleichen Verpackung.

Ansmann 2600

Die vier Akkus des Typs AAA 2600 in der Battery Box 4 plus von Ansmann stecken in einer wiederverschließbaren Kunststoffbox. Der Aufbewahrungsbehälter bietet zudem die Möglichkeit, geladene und ungeladene Energiezellen in dem Behälter entsprechend zu separieren. Auf der Verpackung fehlen sämtliche technischen Angaben oder Gebrauchsrichtlinien. Auch auf dem Akku selbst sind diese wichtigen Daten nur spärlich beziehungsweise gar nicht vorhanden. Hier muss man das Internet bemühen, um die fehlenden Informationen zu bekommen.

Der Ansmann-Akku 2600 erreicht nach der Formierung eine Gesamtkapazität von 2.351 mAh, damit fehlen der Zelle neun Prozent zum Nominalwert. Die Differenz nach 15 Lade- und Entladezyklen beträgt 284 mAh. Das entspricht einer Abweichung von zehn Prozent. Ähnliche Unstimmigkeiten zwischen der Nennkapazität und den Messungen zeigen sich bei der Ladestation ALC 2000.

Ansmann Photo 900

Im Micro-Formfaktor (AAA) bietet Ansmann die Nickel-Metall-Hydrid-Akkus mit der Bezeichnung Photo 900 an. In der Verpackung befinden sich zwei Akkuzellen. Außer der Kapazitätsangabe befinden sich weder auf der Verpackung noch auf den Rundzellen technische Werte wie Zellenspannung oder Ladestrom inklusive Ladedauer. Dafür sind detaillierte Sicherheitshinweise in Textform und als Piktogramme aufgedruckt. Auch der Hinweis auf die Schnellladefähigkeit fehlt nicht dafür aber die entsprechenden Parameter.

Nach dem Formierungsdurchlauf ermittelte die ALC-8500-Ladestation beim Ansmann-Photo-900-Akku eine Kapazität von 448 mAh. Das entspricht etwa der Hälfte des auf der Zelle angegebenen Wertes von 900 mAh. Hier scheint sozusagen die Chemie nicht mehr zu stimmen. Auch mit unserer zweiten technisch abgespeckten Ladestation offenbart sich diese enorme Kapazitätsdifferenz. Mit einem "normalen" Ladegerät ohne die entsprechende Kontrollfunktion wäre eine solche Fehlfunktion des Akkus nicht aufgefallen. Die Ursache könnte eine lange Lagerung und somit eine Überalterung der chemischen Zelle sein. Ein Produktionsfehler ist natürlich auch nicht auszuschließen.

Canon NB-5L

Von Canon haben wir exemplarisch den Akku NB-5L untersucht. Diese Energiezelle basiert auf der Lithium-Ionen-Technologie und wird in Digitalkameras eingesetzt. Für den Verbraucher präsentiert sich der etwa 38 Euro teure Originalakku von Canon in einer aufwendigen Blister-Verpackung dafür ist der Informationsgehalt auf der Verpackung minimalistisch. Der Hersteller gibt lediglich den Formfaktor des Akkus an und weist darauf hin, dass weitere Informationen aus dem Handbuch der Digitalkamera zu entnehmen sind. Auf dem Akku selbst sind der Formfaktor, die Spannung sowie die Nennkapazität und die Akkutechnologie angegeben. Auf der Rückseite der Zelle befinden sich einige detaillierte Sicherheitshinweise mehr nicht.

Der Lithium-Ionen-Akku NB-5L von Canon ist für den Einsatz in Digitalkameras vorgesehen. Unsere Ladestation ermittelt nach der Formierung eine Anfangskapazität von 1.049 mAh der Akkuaufdruck verspricht aber 1.120 mAh. Auch nach weiteren 15 Lade- und Entladezyklen änderte sich die Kapazität nur geringfügig. Sie pendelt sich bei einem nahezu konstanten Wert von 1.052 mAh ein.

Conrad energy 2700

Die Mignonzellen (AA) von Conrad stecken in einer Standardverpackung. Akkutyp, Kapazitätsmenge und Formfaktor sind auf der Verpackung deutlich sichtbar aufgedruckt. Auch die Anwendungsgebiete sind aus kleinen Piktogrammen ersichtlich. Bei unseren Testkandidaten sind es Digitalkameras, Handys und Blitzgeräte. Auf der Rückseite der Verpackung stehen alle technischen Details knapp zusammengefasst inklusive Gebrauchshinweisen, diese allerdings in rudimentärer Form. Zusätzlich besitzen die Akkuzellen detaillierte technische Angaben zur Standardlade- und Schnellladeprozedur.

Die Kapazität des Nickel-Metall-Hydrid-Akku von Conrad im AA-Formfaktor beträgt nach der Formierung 2.331 mAh. Nach weiteren 15 Lade- und Entladezyklen pendelt sich die Kapazität bei einem Wert von 2.327 mAh ein. Mit den gleichen Probanden erreicht die zweite Ladestation ALC 2000 annähernd gleiche Werte.

Conrad energy 900

Der Akkuanbieter Conrad offeriert je vier Micro-NIMH-Akkus des Typs energy 900 in einer Verpackungseinheit. Auf der Front- und Rückseite des Blisters sind die wichtigsten technischen Parameter und Gebrauchshinweise aufgedruckt. Zusätzlich erhält der Nutzer auf den Akkuzellen selbst wichtige Informationen darüber, mit welchen Kenngrößen das Standardladen und das Schnellladen durchzuführen sind. Die Anwendungsgebiete der Micro-Zellen decken sich laut den Piktogrammen mit denen der großen Mignon-Akkus.

Legt man die Messwerte unseres Ladegerätes zu Grunde, so erhält der Käufer für sein Geld nicht die versprochene Kapazität von 900 mAh, sondern 133 mAh weniger. Das Ergebnis ändert sich auch nach mehrmaligem Laden und Entladen kaum. Auch die zweite Ladestation offenbart die hohe Differenz zwischen Nenn- und Messwert.

GP 2700 Series

Die Mignon-Akkus des taiwan-ischen Herstellers GP erwirbt man in einer handelsüblichen Umverpackung inklusive einer kleinen Aufbewahrungstasche. Kleine Piktogramme auf der Verpackung geben Aufschluss über die Anwendungsgebiete der Akkus. Dazu zählen Digitalkameras, MP3- und mobile CD-Player. Zusätzlich wird der Käufer über den Gebrauch der Energiezellen und die Vorzüge gegenüber herkömmlichen Alkaline-Primär-Batterien informiert. Wichtige Standard-Ladeparameter hat der Hersteller nur auf der Akkuzelle vermerkt. Angaben über die Akkukapazität oder die Nennspannung findet der Käufer sowohl auf der Zelle als auch auf der Verpackung. Obwohl auf dem Akku die Zahlen 2.700 in großen Ziffern prangen, beträgt laut Aufdruck die typische Kapazität lediglich 2.600 mAh. Der Hinweis auf eine Schnellladefähigkeit fehlt.

Mit einer gemessenen Kapazität von 2.309 mAh liegt der GP-2.700-Akku etwa elf Prozent unter dem Nennwert. Auch weitere Lade- und Entladezyklen ändern das Ergebnis nur unwesentlich. Nach dem 15. Zyklus zeigt die Ladestation für den Akku eine Kapazität von 2.281 mAh an. Die Ergebnisse mit unserem zweiten Ladegerät weichen im Vergleich mit dem Profi-Gerät ebenfalls nur geringfügig ab.

GP 1000 Series

Die Akkus im Micro-Formfaktor bietet der Akkuhersteller GP in einer ähnlichen Verpackung an wie die bereits beschriebenen Mignon-Zellen. So erhält der Käufer neben den Akkus eine passende Tasche zum Aufbewahren der Energiespender. Die Verpackung offenbart nur die wichtigsten Gebrauchshinweise sowie die zwei technischen Grundparameter: Zellenspannung und Kapazität. Dabei muss bei dieser Offerte darauf geachtet werden, dass die Akkuzellen eine typische Kapazität von nur 970 mAh liefern. Auf den Energiespendern sind zusätzlich die Standardladeparameter angegeben. Ob der Akku schnellladefähig ist, gibt der Hersteller nicht an.

Nach der Formatierung liefert der GP-1000-Akku eine Kapazität von 902 mAh statt die angegebene von 970 mAh. Das entspricht einer Differenz von 7 Prozent. Im Vergleich zu den übrigen Testkandidaten ist das noch ein guter Wert. Auch nach 15 Lade- und Entladezyklen bleibt die Kapazität des Akkus mit 892 mAh annähernd stabil. Mit unserem zweiten Ladegerät beträgt die Abweichung im Mittel etwa elf Prozent.

Varta Professional 2700

Die 2.700-mAh-Akkus von Varta erhält der Käufer in einer handelsüblichen Verpackung. Allerdings befinden sich nur zwei Akkuzellen darin. Die Akkuzellen eignen sich laut Hersteller besonders für den Einsatz im Foto-, Digital- oder MP3-Bereich. Zusätzlich sind auf der Verpackung Formfaktor, Zellenspannung und die Nennkapazität angegeben. Die Gebrauchshinweise der Akkus muss sich der Anwender mühsam aus kleinen Piktogrammen erarbeiten. Die wichtigsten technischen Parameter inklusive der Standardladewerte sind auf der Akkuzelle angegeben. Auch der Hinweis auf die Schnellladefähigkeit ist vorhanden allerdings ohne konkrete Werte.

Nach der ersten Ladeserie des 2700er-Akkus ermittelt die Laderstation eine Kapazität von 2.505 mAh. Nach weiteren 15 Ladefolgen kann sich die Energiezelle auf einen Wert von 2.526 mAh steigern. Die Differenz von sieben bis acht Prozent ist noch akzeptabel. Mit dem automatischen Akkulader ALC 2000 erzielt der Testkandidat mit 2.631 und 2.613 mAh sogar noch bessere Kapazitätswerte, die nur um circa drei Prozent von der Nennkapazität abweichen das sind im Vergleich sehr gute Werte.

Varta Professional 1000

Im Micro-Format bietet Varta aus der Professional-Serie den 1.000-mAh-Akku an. Die Blister-Verpackung enthält zwei Rundzellen des Typs AAA. Laut Hersteller sollen die Akkus vorzugsweise im Photo-, Digital- oder MP3-Umfeld eingesetzt werden. Auf der Verpackung sind, wie bei dem Mignon-Pendant, Formfaktor, Zellenspannung und die Nennkapazität angegeben. Allerdings muss sich der Anwender die Gebrauchshinweise auch bei diesen Akkuangebot mühsam aus kleinen Piktogrammen erarbeiten. Die wichtigsten technischen Parameter inklusive der Ladewerte sind auf der Akkuzelle angegeben. Die Akkus unterstützen zwar das Schnellladen, allerdings fehlen spezifische technische Angaben.

Nach den ersten Lade- und Entladezyklen kann der Anwender laut Ladestation dem Varta-Professional-1000-Akku eine Kapazität von 922 mAh entnehmen. Das ergibt eine Abweichung vom Sollwert des Akkus von etwa 8 Prozent. Nach weiteren 15 Durchläufen erhöht sich die Differenz nur geringfügig auf zirka neun Prozent. Mit unserer zweiten Ladestation ermittelten wir deutlich größere Abweichungen. Sie betragen nach der Formatierung etwa elf und nach einer weiteren Ladeserie 15 Prozent.

Fazit

Akkus sind chemische Energiezellen mit einer vom Hersteller festgelegten Kapazität. Anders als bei Batterien beziehungsweise Primärzellen ist die Energiemenge einer Akkuzelle oder oder eines Akkupacks laut Aufdruck genau definiert. Doch wie unsere Tests belegen, weichen die theoretischen Angaben von den in der Praxis ermittelten Werten zum Teil enorm ab und das unabhängig vom Preis der Akkus.

So haben wir bei den Mignon-Rundzellen (AA) Abweichungen von bis zu 14 Prozent nach unten gemessen. Bei den kleineren Micro-Akkus (AAA) ergaben sich Differenzen von etwa 16 Prozent. Auch der Lithium-Ionen-Testkandidat erreichte nicht die vorgeschriebene Nennkapazität. Unter unseren Testeinkäufen befanden sich selbst defekte Akkus, die bis zu 50 Prozent von der Nominalkapazität abwichen. Für die Nutzer von Akkus entpuppen sich somit diese Energiegeber in der Praxis oft als Mogelpackungen.

Ein weiterer wichtiger Aspekt der Akkuproblematik in Bezug auf die Kapazität sind die Ladegeräte. Denn das Gros der Anwender besitzen Akkuladegeräte, die keine Funktion zur Kapazitätsermittelung verfügen mit der Folge, dass sie fehlerhafte Akkus gar nicht erkennen können. Hier hilft dann nur eine subjektive Beurteilung des Akkus. Allerdings hilft diese als Reklamationsgrundlage beim Händler wenig.

Freie Auswahl: Der Kunde hat die Qual der Wahl. Die formfaktorgleichen Akkus unterscheiden sich lediglich in der Kapazitätsangabe und besonders im Preis.
Freie Auswahl: Der Kunde hat die Qual der Wahl. Die formfaktorgleichen Akkus unterscheiden sich lediglich in der Kapazitätsangabe und besonders im Preis.

In diesem Zusammenhang wäre eine Angabe des Herstellungsdatums hilfreich und auch wünschenswert, denn Akkus unterliegen einem natürlichen Alterungs- und Verfallsprozess. Wir haben aber auf keinem der von uns untersuchten Akkus oder auf deren Verpackungen einen Hinweis auf das Herstellungsdatum gefunden. Hier besteht also noch großer Handlungsbedarf. TÖ