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24.03.14

Conrad Electronic NiZn-Akkus: Spannung wie aus Einwegbatterien

Das Ladegerät des Systems, leider ohne Displaybeleuchtung. (Bilder: W.D.Roth)

Conrad Electronic bietet ein neues Akku-System auf Basis von Nickel-Zink an. Wir haben es ausprobiert und berichten hier über die Ergebnisse. Zudem erklären wir, welche Besonderheiten diese Akkus auszeichnet.

Das Ladegerät des Systems, leider ohne Displaybeleuchtung. (Bilder: W.D.Roth) Das Ladegerät des Systems, leider ohne Displaybeleuchtung. (Bilder: W.D.Roth)

Früher waren Elektronik-Geräte mit Batteriebetrieb so ausgelegt, dass sie von einer Batteriespannung von 1,5 V hinab bis zu einer Entladeschlussspannung von 1,0 V funktionierten. So wird die Kapazität der üblichen Zink-Kohle- und Alkali-Mangan- (eigentlich: Zink-Mangan)-Zellen optimal ausgenutzt. NiCd- und NiMh-Akkus, die ziemlich konstant 1,2 V liefern, konnten deshalb gut Batterien ersetzen und alte Batterien, die nicht mehr genug Strom für Taschenlampen oder Motoren liefern, ließen sich prima in Uhren oder Fernbedienungen aufbrauchen.

Heutige Elektronikprodukte sind oft nicht mehr so vernünftig ausgelegt: Die Schaltung funktioniert noch mit nagelneuer Batterie mit 1,5 V Zellenspannung, doch bei 1,4 oder 1,3 V streikt sie bereits. So müssen nicht nur fast nagelneue Batterien bereits weggeworfen werden, es ist auch nicht mehr möglich, Akkus mit 1,2 V einzusetzen.

Es gibt deshalb schon seit einigen Jahren wiederaufladbare Alkali-Mangan-Zellen, sie werden auch als RAM-Akkus bezeichnet. Doch deren Eigenschaften sind eingeschränkt: Zwar ist die Entladespannung am Anfang höher, doch sinkt sie dann ab; es können nur geringe Ströme entnommen werden und die Entladezyklen sind eingeschränkt. Der Grund: Bei der Entladung wird die Zink-Elektrode aufgelöst, doch bei der Ladung nicht wieder an denselben Stellen aufgebaut. Nach einigen Ladezyklen ist der Akku dann nicht mehr zu gebrauchen, ebensowenig nach einer Tiefentladung. Bei Einwegbatterien ergibt sich diese Problematik nicht.

Nun kommt Conrad Electronic mit einem neuen Akku-System auf den Markt: Nickel-Zink statt Zink-Mangan oder Nickel-Cadmium/Metallhydrid. Das neue Akkusystem soll sogar 1,6 V Zellenspannung liefern, also mehr als Einwegbatterien. Bleibt zu hoffen, dass kein Gerät mit dieser Überspannung Probleme hat.

Die Kapazität der Zellen liegt laut Conrad Electronic bei 1500 mAh für Mignon- und 550 mAh bei Micro-Zellen. Dazu gehört ein spezielles Ladegerät, mit grün hinterleuchtetem Display zu sehen. Die Zellen sind deutlich teurer als normale Akkus, was aber beim Start des neuen Systems auch nicht anders zu erwarten ist; das Ladegerät Voltcraft Charge Manager 410 mit knapp 40 Euro kommt hinzu. Doch mit diesem lassen sich ja auch andere Akkus laden und ausmessen, auch die heute für Standardanwendungen wegen der Giftigkeit des Cadmium nicht mehr hergestellten NiCd-Zellen.

Erstaunen beim Auspacken

Beim Eintreffen von Akkus und Ladegerät gab es dann Erstaunen: Die Akkus haben eine deutlich höhere Kapazität als von Conrad angegeben - 2500 mAh für die Mignon- und 900 mAh für die Micro-Variante. Das entspricht der Kapazität aktueller NiMh-Zellen. [Update: Nein, die Kapazität ist nicht größer, Conrad gibt vielmehr statt dieser üblichen Größe in mAh unerwartet den Energieinhalt der Zellen in mWh an, was zwar eine größere Zahl liefert, aber irreführt!].

Dafür allerdings war beim Ladegerät die grüne Display-Beleuchtung anscheinend defekt. Dann stellte sich heraus: Sie wurde vielmehr aus Kostengründen mittlerweile gestrichen. Der knapp 100 Euro kostende Charge Manager 2016 hat sie noch, auch andere Conrad-Ladegeräte für 50 Euro, die aber nicht mit den NiZn-Zellen umgehen können. Dafür allerdings soll das Ladegerät die NiZn-Zellen auch erkennen, wenn man das Umstellen vergisst oder das Gerät nach Stromausfall selbsttätig wieder anläuft. Dies ist wichtig - bei einem Laden einer NiZn-Zelle im NiMh-Modus (oder einem anderen Ladegerät) würde diese zerstört.

Was jedoch noch mehr erstaunte als die eingesparte Beleuchtung: Das Ladegerät startet in Stellung NiMh und muss erst über ein englischsprachiges Menü auf NiZn umgeschaltet werden, was ohne Beleuchtung nur in hellen Räumen klappt. Außerdem kennt es nur die Ladeströme 500 mAh, 0,5 C und 1 C, wobei 1 C das Laden eines 2500 mAh-Akkus mit 2500 mA bedeuten würde. Tatsächlich sind laut Conrad die Ladeströme 500 mA, 750 mA und 1000 mA.

Es handelt sich also stets um eine Schnellladung, 500 mAh ist keine "12- bis 15-Stunden-Ladung", wie die Anleitung behauptet. Dank Schutzelektronik wird dabei zwar angeblich kein Akku "gebraten", ältere Zellen bekommt man so jedoch nicht voll und NiCd-Micro-Zellen mit 150 mAh werden so mit 3,5 C extrem schnell geladen. Selbst aktuelle NiMh-Zellen mit 850 mAh werden so sehr schnell geladen. Wählt man "1 C-Ladung", würde eine 150 mAh-Micro-Zelle gar mit mehr als 6 C geladen - das geht auf jeden Fall schief!

Die Kapazität der Zellen wird beim Laden bestimmt - wie dies funktioniert, wenn man keinen Entladezyklus fährt, bleibt unklar. Jedenfalls konnte bei den frisch ausgepackten NiZn-Akkus nach dem Laden eine Kapazität abgelesen werden.

Übrigens gibt es von Conrad auch noch ein Einfach-Ladegerät, das nur NiZn-Zellen laden kann, dafür aber nur knapp 20 Euro kostet. Gefährlich ist hier, wenn jemand andere Zellen in dieses Ladegerät steckt. Diese Gefahr besteht aber auch mit normalen Einweg-Batterien: Diese können mit kräftigem Knall explodieren, wenn man sie zu laden versucht.

Zum NiZn-System ergab eine Nachfrage bei Conrad folgende Details:

  • Werden die Akkus geladen oder entladen geliefert? Also muss man sie vor dem ersten Einsatz laden?
    Jeder neue Akku sollte, unabhängig von der Zellenchemie, teilgeladen bei Ihnen ankommen. Das heißt, um die volle Kapazität der Akkus nutzen zu können, ist zunächst immer eine Ladung notwendig.

  • Wie hoch ist die Selbstentladung?
    Wir gewährleisten bei unseren NiZn-Zellen eine Selbstentladung von weniger als 40 Prozent nach 28 Tagen. Dabei geht man aber von ungünstigen klimatischen Bedingungen aus, die in der Praxis ja nicht unbedingt so eintreten.

  • Wieviele Entladezyklen sind möglich?
    Die Voraussetzungen für die Angabe der Zyklenfestigkeit ist normativ festgelegt. Bei den NiZn-Akkus können wir hier von mindestens 200 Entladezyklen ausgehen.

  • Ist Tiefentladung gefährlich bzw. bis zu welcher Zellenschlussspannung können die Zellen entladen werden, ohne an Lebensdauer unnötig einzubüßen?
    Eine Gefahr besteht bei einer Tiefentladung nicht. Um eine maximale Zyklenfestigkeit zu erreichen, sollte jedoch vermieden werden, dass die Zellenspannung der Nickel-Zink Akkus auf unter 1,30 V sinkt. Im Gegensatz zu NiMh-Akkus haben die NiZn-Akkus über den gesamten Entladevorgang eine relativ konstante Zellenspannung (1,6 V). Erst wenn der Akku entladen ist, bricht die Spannung abrupt ein. Ein Verbraucher, der damit betrieben wird, schaltet dann in der Regel ab, so dass hier (kurzzeitiger Spannungseinbruch) kein Problem auftritt.

Es handelt sich bei NiZn-Akkus also nicht um "Ready to use"-Zellen wie bei den wiederaufladbaren Alkali-Mangan-RAM-Zellen - sie müssen zunächst geladen werden. Die Selbstentladung liegt unter der einfacher NiMh-Zellen, aber über der von Eneloop und Verwandten mit geringer Selbstentladung. Die Zyklenfestigkeit liegt unter der von NiMh-Zellen und ein empfohlener Entladeschluss bei 1,3 V bedeutet, dass die Zellen vorzugsweise in solchen Geräten eingesetzt werden sollten, in denen die normalen NiMh-Zellen mit ihren 1,2 V nicht funktionieren. Andernfalls riskiert man, die NiZn-Zellen zu tief zu entladen.

Fazit

Wie langzeitfest NiZn-Akkus tatsächlich sind, wird sich noch zeigen müssen. Technisch sind die neuen Akkus und das Ladegerät interessant und sicher eine Lösung, wenn die normalen, 1,2 V liefernden NiMh-Zellen nicht in Frage kommen.

Um bereits vorhandene NiMh- und NiCd-Akkus zu laden, ist das Ladegerät allerdings nur eingeschränkt geeignet, da es nur die Schnellladung beherrscht. Diese mag zwar gut kontrolliert ablaufen - ältere Zellen kann man so jedoch nicht laden, der Ladevorgang würde sehr schnell abgebrochen. Zudem ist das Menü schon sehr eigenwillig und es verwirrt, wenn weder Akkukapazitäten noch Ladeströme dem entsprechen, was in der Dokumentation steht. Es gibt Schlimmeres, wie den Samsung BluRay-Player, den ich mir wegen der versprochenen Fähigkeit, DVD-RAMs abspielen zu können, zulegte - und der genau dieses dann nicht bot. Doch etwas mehr technische Korrektheit würde das Vertrauen in das Produkt stärken.

Weitere Informationen zu den NiZn-Akkus findet ihr in Conrads Pressemitteilung.

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