Übersicht über Batterien und Akkus

  • So, im folgenden eine Übersicht über aktuell marktübliche Batterien und Akkus. Ich werde auf auf einige ältere Typen eingehen. Was gerne jemand schreiben darf/soll der mehr davon versteht sind Spezialbatterien für USV, Notstromversorgung etc.


    Gerne sähe ich hier gemeinschaftliche Aufbauarbeit und Ergänzungen.


    Ausserdem werde ich kontinuierlich Informationen ergänzen und ggf. auch zu einem späteren Zeitpunkt über eher exotische Typen informieren.


    Definitionen:


    Spannung: Die elektrische Spannung, gemessen in Volt (V), Analogie zu Wasser: Fließgeschwindgikeit


    Strom: der elektrische Strom, gemessen in Ampere (A), Analogie zu Wasser: die Durchflussmenge


    Leistung: errechnet sich aus Spannung multipliziert mit Stromstärke (V x A), gemessen in Watt (W), Analogie zu Wasser: Die Fließgeschwindikgkeit kombiniert mit der Durchflussmenge


    Kapazität: der Strom den eine Batterie oder ein Akku liefern kann. Gemessen in Amperestunden (Ah). Dies ist stark von der tatsächlichen Belastung der Batterie abhängig. Je stärker ich die Batterie belaste, desto weniger kann ich entnehmen. Analogie zu Wasser: Die verfügbare Wassermenge


    Entladungskurve: Der Spannungsabfall einer Batterie mit zunehmender Abnahme der Kapazität. Auch beeinflusst von der Belastung.


    Abschaltspannung: Die Spannung bei der sich ein elektronisches Gerät selber abschaltet. Relevant für die entnehmbare Kapazität einer Batterie und abhängig vom Verbraucher.

    Batterien:


    Es gibt momentan am Markt folgende Technologien für Haushaltsbatterien:


    Zink-Kohle: (nur noch bei "vom LKW gefallen Läden", teilweise auch so erhältlich. Hier genau auf die Bezeichnung achten.): veraltete Technologie, liefert bei voller Ladung ca 1,5V. Im vergleich zu anderen Batterien sehr geringe Kapazität. Lineare Entladungskurve.


    Alkali-Mangan: aus dem englischen oft Alkaline. Heutiger Standard bei Batterien im Handel. Liefert ebenfalls ca. 1,5V bei voller Kapazität. Lineare Entladungskurve.


    Lithium-Eisensulfid: Modernste Technik für Einwegbatterien, sehr teuer, liefert 1,5V, extrem hohe Kapazität, ausserdem sehr tolerant gegenüber niedrigen Temperaturen. sehr flache Entladekurve, auch unter hoher Last.


    Lithium-Mangandioxid: ebenfalls sehr moderne Technik für Batterien. 3,5V bis 3,7V hauptsächlich in CR123A Batterien. Flache Entladekurve und hochstromfähig.


    Akkus:


    Auch hier stehen momentan nur haushaltsübliche Technologien. Es gibt deutlich mehr als die hier gelisteten, aber es bringt kaum etwas über Bleigel-Akkus zu schreiben, die allerhöchstens in eine heimische Notstromversorgung gehören, aber nicht in die Hosentasche oder den Rucksack. Dafür haben wir einen eigenen Bereich.


    NiCd: veraltete Technik. Liefert ungefähr 1,2V, leidet am Memoryeffekt, eher geringe Kapazität. Ausserdem ist Cadmium ein giftiges Schwermetall.


    NiMH: aktuell noch stand der Technik im Verbrauchersegment. Liefert 1,2V bei flacher Entladungskurve. Gibt es als spezielle Variante mit sehr geringer Selbstentlandung (LSD). Gute Kapazität und kein Memoryeffekt. LSD-Varianten sind eingeschränkt hochstromfähig.


    Lithium-Ionen: neueste Akkutechnik, die keinerlei Memoryeffekt aufweist und keinerlei natürliche Selbstentladung. Liefert 3,7V bis 4,2V. Dafür altert der Akku auf natürliche Weise und verliert somit an Kapazität. Akkus müssen sorgfältig behandelt werden, da sonst erhebliche Brandgefahr besteht, vor allem wenn keine Schutzschaltung eingebaut ist. Sehr leistungsfähig, kaum anfällig gegenüber Kälte und hochstromfähig. (in Abhängigkeit einer Schutzschaltung)




    Bauformen:


    Die Bauformen von Batterien und Akkus sind sehr vielfältig. Hier soll nur auf Standardwahre eingegangen werden, da alles andere den Rahmen sprengen würde.



    AA: häufigste Bauform von jeglicher form von Batterien und Akkus. Im Li-Ion Bereich als 14500 bezeichnet.


    AAA: kleinere Variante von AA, im Li-Ion Bereich kein Äquivalent.


    AAAA: wieder die kleinere Bauform von AAA. Können notfalls mit einigen Wicklungen Klebeband als Notersatz für AAA genutzt werden.


    C: größere Bauform als AA, höhere Kapazität. Können durch AA mit Adapter oder einigen Wicklungen Klebeband ersetzt werden, da beide 500mm lang sind.


    D: größer als C, noch höhere Kapazität.


    CR123A: Ausschließlich mit Lithiumchemie erhältlich. Aufladbare Variante als 16340 bezeichnet.


    CR2: Kleinere Bauform der CR123A, ausschließen mit Lithiumtechnologie.


    18650: Sehr große Bauform des Rundakkus. Ausschließlich Li-Ion.


    9V-Block: mittlerweile eher ungebräuchlich, aber oft noch in Funkfernbedienungen und Rauchmelderm zu finden.
    Können unter Umständen eine preiswerte Quelle für 1,5V Rundzellen der Baugröße AAAA sein, da sie meist daraus bestehen. Natürlich gibt es hier auch Ausnahmen.


    Knopfzellen: Mit unterschiedlicher Chemie erhältlich, viele verschiedene Größen. In aller Regel für Miniaturgeräte.


    4,5V-Block: Üblicherweise drei in Reihe geschaltete Rundzellen. Kaum noch verwendet.


    6V Laternenbatterien: Ebenso kaum noch verwendet.

  • Hallo Sabbel,


    schöne Zusammenstellung, danke dafür.


    Bei den Laternenbatterien möchte ich vorsichtig widersprechen, da sind üblicherweise 4 Stück R25 drin, die sind so dick wie Mono, nur etwas länger.


    Die Quelle für 6 Stück AAAA ist eher der 9Volt-Block, jedoch können da je nach Hersteller auch sechs leicht eckige Knopfzellen rauskommen die meines Wissens nirgendwo sonst passen.
    Als ungebräuchlich würde ich den 9Volt-Block auch nicht ansehen, da er zur Zeit in Rauchmeldern praktisch in jeder Wohnung installiert wird.


    Leider entdecke ich Zink-Kohle immer noch regelmäßig in Baumärkten und großen Elektronik-Discountern, sowohl als "Pfennigartikel" in Knöchelhöhe als auch für teuer Geld in der Blisterpackung auf Augenhöhe. Sobald "heavy Duty" draufsteht weiss man Bescheid...
    Auch die Typenbezeichung gibt Aufschluss, Zink-Kohle Batterien werden mit "R" bezeichnet, Alkaline mit "LR", gefolgt von der Größe, z.B. "20" für die Mono-Zelle.


    Grüße,
    J.

    If you are looking to government for the answer, you obviously don´t understand the problem.

  • Moin Sabbel,


    Danke für Deine Initiative, ein sehr guter Gedanke!!!
    Ich habe schon ein paar Kleinigkeiten gelesen, die mir so nicht geläufig waren. Super!


    Eine Kleine Anmerkung zur Spannung: Anschaulicher (und physikalisch das bessere Analogon) als die Fließgeschwindigkeit des Wassers ist für viele Menschen der Wasserfall:
    Vergleiche die Spannung mit der Fallhöhe des Wasserfalls ...


    Be prepared!


    Christian

    Hier wird das Licht von Hand gemacht ... und der Motor gehört nach hinten!



  • Da hast du absolut recht.... Das sollte hinter dem 9V-Block stehen. Ich änder das gleich.


    Ich hab mich bisher nicht groß mit Rauchmeldern beschäftigt. Keine Ahnung was da üblicher Weise drin ist. Bei uns zu Hause haben die eine fest verbaute Lithiumbatterie und müssen nach 15 Jahren komplett ausgetauscht werden.

  • Gerade HIER über folgenden Bericht gestolpert:


    "...Forscher entwickeln neue Hochenergie-Batterie

    Akku gebaut, der sich innerhalb von zehn Minuten fast vollständig wieder mit Energie versorgen lässt..."

    Normatilät tsi legidilch enie statsiticshe Häunufg mögilhcer Wahcsrheinlicheikten!

    Meine wichtigsten Ressourcen sind Zuversicht, mein Wissen, Ideen, handwerkliches Geschick und die verknüpfte Improvisation davon!
    Gruß derSchü

  • Zitat

    AA: häufigste Bauform von jeglicher form von Batterien und Akkus. Im Li-Ion Bereich als 14500 bezeichnet.


    AAA: kleinere Variante von AA, im Li-Ion Bereich kein Äquivalent.

    Für AA und AAA gibt es eneloop Akkus mit minimaler Selbstentladung:thumbup:

    Für 9V Blocks leider nur " normale " Akkus;(


    Ich stelle jetzt alle Stirn und Handlampen auf 18650 AKKUs um.

    Die 1 Generation Stirnlampen hat bei mir ausgedient ( bei 80% sind die Batterien AAA ausgelaufen:huh:) und es sind nur Funzeln im Gegensatz zu den neuen LED Lampen.

  • Hallo "Sabbel",


    Du hast oben geschrieben Li-Io Akkus wären nicht oder kaum anfällig gegen Kälte. Das stimmt so nicht !

    Man hat aus diesem Grund sogar die Batterien von Elektroautos beheizt....


    Gruss, Udo

  • Es kommt drauf an.


    Manche Li-Ionen Zellen können selbst bei -20°C noch hohe Ströme liefern und einige LTO Zellen sind selbst bei -40°C noch einsatzfähig, manche haben schon bei 0°C Probleme.

    Das alles bezieht sich auf das Entladen. Laden bei kalten Temperaturen ist bei Li-Ionen Akkus grundsätzlich kritischer, bei manchen Zellen sind beim schnellen laden schon Temperaturen unter +10°C problematisch, typisch ist 0°C eine Grenze. Bei manche kann man's auch bei Minusgraden versuchen, wenn man langsam lädt und/oder Einbußen bei der Lebensdauer in Kauf nimmt.


    MfG

  • Hallo Ceph,


    wie verhält es sich denn mit den Zellen in den Funktelefonen ?


    Kann man dazu grundsätzlich was sagen ?


    Thema wäre z.B. ein Schneecamp im Zelt und eventuell laden mit einer Solarzelle ....

    bzw. meistens eine Powerbank dazwischen und da eine Solarzelle dran ?


    Ich denke die Hersteller halten sich mit Angaben dazu eher vornehm zurück, oder ?


    Gruss, Udo

  • ich glaub die alten Empfehlungen treffen noch zu: Akku möglichst nah Körper tragen. Am besten in eine Hülle bei der der ON Knopf nicht automatisch betätigt werden kann, Komfortfunktionen wie Aktivierung bei Bewegung ausschalten und in tief in die Kleidung stecken. Mit USB-C Stecker dürfte da auch das Laden mit Powerbank möglich sein. Bei Solar wird man nicht in Handyreichweite sein, eventuell eine kleine Box die isoliert ist (eine kleine Seite offen wenn es doch zu warm wird.

  • Spannung: Die elektrische Spannung, gemessen in Volt (V), Analogie zu Wasser: Fließgeschwindgikeit


    Strom: der elektrische Strom, gemessen in Ampere (A), Analogie zu Wasser: die Durchflussmenge

    Öhm... stimmt nicht.


    Spannung: ist vergleichbar mit dem Wasserdruck in der Leitung. Liegt ständig an, es fliesst aber noch nichts. (Wenn Hahn zu oder kein Verbrauchener an ist)


    Strom: ist vergleichbar mit der Fliessgeschwindigkeit des Wassers. Denn ein Strom fliesst, das hat mit der Menge (10 Liter oder 100 Liter) nichts zu tun.


    Die Menge würde ich dann als Leistung bezeichnen, da sie das Produckt aus dem Wasserdruck und der Fleissgeschwindigkeit ist. ;)

  • "Kapazität: der Strom den eine Batterie oder ein Akku liefern kann. Gemessen in Amperestunden (Ah). Dies ist stark von der tatsächlichen Belastung der Batterie abhängig. Je stärker ich die Batterie belaste, desto weniger kann ich entnehmen. "


    Uijuijui, jetzt wirds immer verkehrter.


    Die Kapazität eines Akkumulators hat nichts mit dem Verbraucher zu tun, sondern mit der Speicherfähigkeit an Energie.

    100 Amperstunden bedeutet, dass der Akku 100 Stunden 1Amper abgeben kann.

    Je höher die Leistung des Verbrauchers ist, je kürzer ist die Zeit bis zur vollständigen Entladung des Akkus, die entnommene Energie ist aber immer die selbe.


    Beispiel:


    1 Amper 100 Stunden lang (also mal) = 100 Ah

    2 Amper 50 Stunden lang = 100 Ah

    5 Amper 20 Stunden lang = 100 Ah


    Also, je stärker du die Batterie oder den Akku belastest, desto KÜRZER kannst du Energie entnehmen, die Menge ist die selbe.

    Vergleich mit Wasser: Je schneller ich einen Eimer auskippe, desto schneller ist er leer, es ist deshalb nicht weniger drin gewesen nur weil ich ihn scheller auskippe.




    Wir merken uns als viel wichigere Formeln:

    P(Leistung in Watt) = U (Spannung in Volt) x I (Strom in A)

    umgestellt: I=P/U und U=P/I

    denn die sind viel Grundlegender.


    Die Kapazität eines Akkus ist schlichtweg die Zeit in der er ein A abgeben kann, bis er platt ist.


    Zu den Ohmschen Gestzen kommen wir später. ;)

    2 Mal editiert, zuletzt von Adventurebiker ()

  • Entladungskurve: Der Spannungsabfall einer Batterie mit zunehmender Abnahme der Kapazität. Auch beeinflusst von der Belastung.

    Bei "zunehmender Abnahme" musste ich dann schon mal schmunzeln. 8)


    Entladungskurve: Der Spannungsabfall einer Batterie beim Entladevorgang. (Hat widerum nichts mit der Kapazität des Akkus oder der Batterie zu tun, sondern nur mit der Leistung des Verbrauchers und der Zeitdauer der "Energieentnahme" (Entladung).


    Abschaltspannung... ich sag da erstmal nix mehr zu und hoffe, du kannst mich trotzdem noch leiden, aber lieber korrigieren als das Falsche im Raum stehen zu lassen. Wenn ich irgentwo im Forum bei einem Thema falsch unterwegs bin immer raus damit, nur das hilft mir (uns) weiter.

    Einmal editiert, zuletzt von Adventurebiker ()

  • Hallo "Adventurebiker",


    danke für die Richtigstellungen!


    zu den Entladeströmen und Gesamtkapazität der Batterie (Betrag 13):


    In der Regel nimmt auch die verfügbare Gesamtkapazität einer Batterie ab, wenn man sie mit zunehmend hohen Strömen entlädt.


    Diese Veränderung der verfügbare Gesamtkapazität (bei Entladung mit zunehmend höheren Strömen) einer Batterie ist weiterhin auch abhängig vom Batteriesystem....

    Und die verfügbare Kapazität ist in der Regel auch stark abhängig von der Umgebungstemperatur, wiederum auch bei unterschiedlichen Systemen anders...


    Dazu gibt es Kurvenscharen in den technischen Handbüchern der Batterien...


    Aber wir können das hier dann auch fast beliebig kompliziert werden lassen, was zum allgemeinen Verständnis sicher nicht unbedingt beiträgt.


    Gruss, Udo

  • Bei allem Respekt, aber was wahr ist muss auch wahr bleiben.


    Jeder Akku (auch Batterie) hat einen Innenwiderstand an dem um so mehr Leistung abfällt (=Verlust und dadurch eben nicht mehr entnehmbar) je höher der Strom ist. Bei Lithium mag man den als vernachlässigbar klein empfinden, aber spätestens bei Alkaline und Blei wird das bei höheren Strömen deutlich bemerkbar.

    Bei Blei sieht man das bei den namhafteren Herstellern sogar an der Kapazitätsangabe wenn auf dem selben Akku die Kapazität für C20 (20 Stündige Entladung) und C100 aufgedruckt ist.


    Grüße, (auch von Herrn Peukert) https://de.wikipedia.org/wiki/Peukert-Gleichung

    J.

    If you are looking to government for the answer, you obviously don´t understand the problem.

  • Hallo Ceph,


    wie verhält es sich denn mit den Zellen in den Funktelefonen ?


    Kann man dazu grundsätzlich was sagen ?

    Meinst Du Smartphones?


    In meinem Smartphone (Samsung S5) steckt eine prismatische Zelle mit LCO Kathode und Hochvoltelektrolyten. Optimiert primär auf maximale Energiedichte, Ladeschlussspannung 4,35V.

    Lebensdauer spielt keine Rolle.


    Ich hab für das Smartphone 4 Akkus, ungenutzt lagere ich die eher leer im Kühlschrank und ich führe nicht Buch darüber.


    Ich lade die eher langsam und soweit möglich nicht ganz voll, wenn ich z.B. auf Arbeit eh daneben hocke.


    Meine Akkus sind nach nunmehr 5(?) Jahren noch gut nutzbar.


    Die Anfälligkeit gegenüber (Laden bei) Kälte hängt vom Aufbau der Anode und dem verwendeten Elektrolyten ab. Das sind Informationen die üblicherweise nicht verfügbar sind. Als Anhaltspunkt kann man den DC Ri nehmen. Je kleiner der Innenwiderstand beim Laden umso "robuster", aber die Hand lege ich dafür nicht ins Feuer.


    das Problem mit dem Entladen bei Kälte ist eher die Mobilität der Ionen also ärgerlich aber nicht kritisch, das Problem beim Laden bei Kälte ist eine nicht ausreichende Interkalation der Lithium Ionen in der Graphitmatrix der Anode was zum Ausbilden einer Schicht von metallischem Lithium führt. Das ist einerseits ein Kapazitätsverlust, andererseits bei der Ausbildung von Dendriten sogar gefährlich, weil es zu internen Zellkurzschlüssen führen kann. In der Praxis passiert das eher selten, möglicherweise/idealerweise verhindert die Elektronik im Gerät auch genau das.


    Bei Powerbänken(?) im Winter berücksichtige ich das Thema, beim Smartphone nicht. Das kommt einfach selten vor, dass ich die kalt laden muss, eben weil ich dann lieber einfach bis zu vier Ersatzakkus mitnehme und die halten länger durch als ich.


    Es ist ein Thema bei Rekuperation in meinen e-bikes, aber Rekuperation ist bzgl. Alterungseffekten nochmal was ganz anderes als Dauerladen.


    Leider ist das Thema hoch komplex. Ich weiß auch nicht alles.

  • Das Problem ist nur, dass der Themenersteller das garnicht meint. Es ist richtig, dass bei höheren Strömen durch den Innenwiderstand Energie als nicht nutzbare Verlustleistung in Form von Wärme abgegeben wird (auch bei Lithiumionen-Akkus). Deshalb wird ein Energiespeicher wenn er an seine Belastungsgrenze gebracht wird auch warm, das kennt jeder z.B. vom heissen Handy bei Naviprogramm-Nutzung. Das ist auch der Grund, warum gelegentlich e-Zigaretten explodieren. 8) ...aber das Thema lese ich do oben nun garnicht raus, sondern nur nicht vorhandene Grundlagen der Elektrotechnik.

    Mir ist nur wichtig, dass hier niemand grundlegend verkehrte Märchen verinnerlicht und damit losläuft. Z.B.:

    Kapazität: der Strom den eine Batterie oder ein Akku liefern kann.

    Der ganze Beitrag oben ist schon von den Begrifflichkeiten völlig wirr durcheinandergewürfelt.

    Mal ehrlich, ich würde mich hüten eine Grundsatzrede über essbare Pflanzen zu halten, wenn ich nichmal Karotten von Kolrabi unterscheiden kann.

    Deshalb tue ich das auch nicht. :saint:

  • Aber wir können das hier dann auch fast beliebig kompliziert werden lassen, was zum allgemeinen Verständnis sicher nicht unbedingt beiträgt.

    So ist es. Ich wollte auch nicht mit Wirkungsgrad (cos phi) und Verlustleistungen oder additiven Drehstromzählern in einem Solar-Thread anfangen, da das den Hobby-Bastler völlig verwirrt. Die Grundlagen reichen für den Wald und Prepper-Einsatz aus.