Werkzeug-Akkus – Lagerung, Leistung, Tiefentladung.....

Werkzeug-Akkus – Lagerung, Leistung, Tiefentladung.....

Akkus ermöglichen den mobilen Einsatz von Werkzeugen und anderen elektrischen Hilfsmitteln. Doch Akku ist nicht gleich Akku und vor allem sind Akkus Bauelemente, sie sehr empfindlich auf einen falschen Ladevorgang oder nicht korrekte Lagerung reagieren. Schnell können sie ihre Leistung verlieren oder gar irreparable Schäden erhalten. Der richige Umgang ist daher das A und O für ein langes Akku-Leben.

Schwer ist häufig auch die Frage, welcher Akku-Typ der richtige ist. Hier fallen Begriffe, wie Memoryeffekt, Ladekapazität, Tiefentladung oder Schnellladefähig. Doch was bedeuten sie? Hinzu kommt die Frage welche Kapazität ein Akku benötigt, um effektiv eingesetzt werden zu können. 

Wir möchten einen tieferen Einblick in die Akkuwelt geben und Fragen beantworten, die beim Kauf des neuen Akkuwerkzeuges entstehen können.

Interessantes aus der Akku-Welt

Der Akku – oder genauer gesagt, der Akkumulator – ist ein Energiespeicher, der über ein begrenztes Mal wiederaufgeladen werden kann. Damit unterscheidet er sich von einer Batterie, die nur über eine begrenzte Energiemenge verfügt und beim Erreichen der Abgabemenge unbrauchbar wird. Die Verwendung von Akkus ist demnach aus wirtschaftlicher Sicht bereits im Vorteil.

Erfunden wurde der Akkumulator bereits 1803 und es hat sich seit dem viel getan. Auch wenn es den bekanntesten Akku-Typen, den Blei-Akkumulator bereits über 150 Jahre gibt, haben sich seine Eigenschaften deutlich verändert.

Für den Heimwerker wurde der Akku aber erst 1962 interessant, als Black+Decker die erste Akku-Bohrmaschine vorstellte. Betrieben wurde sie mit einem Nickel-Cadmium-Akku. Heute sind Lithium-Ionen- Akku der Standard und liefern bei einer sehr geringen Bauform enorm viel Leistung. Inzwischen lässt sich die Zusammensetzung so anpassen, dass Akkus in der Lage sind über einen langen Zeitraum konstante Leistungen abzugeben oder Impulsartig enorme Spitzenleistungen zu erreichen. Die Hersteller investieren enorm viel in die Entwicklung ihrer Akkus, um sich am schnell wachsenden Markt zu etablieren.

Welcher Akku ist der Richtige?

Wer die Wahl hat, hat die Qual und die Frage zwischen hauptsächlich drei verschiedenen Akku-Typen – NiCd Nickel-Cadmium, NiMH Nickel-Metallhybrid und Li-Ion Lithium-Ionen-Akku. Akkus, die ihre Vor- und Nachteile habe.

Nickel-Cadmium-Akku (NiCd)

NiCd-Zellen liefern eine Spannung von 1,2V , die jedoch mit der Belastung abfällt. Aufgrund des sehr geringen Innenwiderstandes sind sie in der Lage enorme Spitzenbelastungen zu leisten und das selbst bei extremsten Temperaturen. NiCd-Akkus sind daher äußerst robust und für den härtesten Werkzeugeinsatz geeignet. Aufgrund des giftigen Cadmiums wurde ihre Verwendung jedoch bereits in vielen Bereichen verboten und zum 31.12.2016 fallen sogar die Akku-Werkzeuge darunter. Ersatzakkus für ältere Werkzeuge werden jedoch sicher als Ersatzteile erhältlich sein. Dennoch sollte man sicher nicht mehr auf Akku-Werkzeuge mit NiCd-Akkus setzen. Nachteilig ist hier besonders die Selbstentladung, sodass länger nicht genutzte Akkus im Bedarfsfall gerne leer sind.

Bosch IXO – Das erste Werkzeug mit einem Li-Ion-Akku

Nickel-Metallhydrid-Akku (NiMh)

NiMh-Akkus liefern, wie NiCd-Akkus eine Spannung von 1,2 V pro Zelle. Damit ersetzen sie die inzwischen nicht mehr frei verkäuflichen NiCd-Akkus. Ihre fast doppelte Energiedichte verbessert die Leistungsfähigkeit und schont ohne giftiges Cadmium zusätzlich die Umwelt. Allerdings sind NiMh-Akkus nicht ganz so robust und für den Einsatz bei kälteren Temperaturen ungeeignet. Ihre Empfindlichkeit gegen Tiefentladung oder Umpolung erfordert zusätzlich ein intelligentes Ladegerät, das den Ladestrom überwacht und NiMh-Akkus optimal lädt. NiMh-Akkus finden daher nur begrenzten Einsatz bei neuen Akku-Werkzeugen und ersetzen hauptsächlich bisher verwendete NiCd-Akkus.

Lithium-Ionen-Akkus (Li-Ion)

Mit dem IXO, dem meist verkauften Elektrowerkzeug, erhielt 2003 das erste Werkzeug einen Li-Ion-Akku und brauchte die Welt der Akkuschrauber und anderen mobilen Geräten ziemlich durcheinander. Sie besitzen eine sehr hohe Energiedichte, keinen Memory-Effekt, eine erhöhte Lebensdauer, nur eine minimale Selbstentladung und können bedenkenlos teilentladen und nachgeladen werden. Damit verbessern sie die dauerhaften und leistungshungrigen Arbeitseinsatz im gewerblichen Umfeld ebenso, wie die Gelegenheitsnutzung vieler privater Anwender. Li-Ionen-Akkus bilden daher inzwischen die Basis fast aller Akku-Werkzeuge.

Wichtige Begriffe zur Akku-Technik erklärt

Um die richtige Wahl des Akkus treffen zu können, ist es wichtig, die Daten und einige Fachbegriffe zu kennen, die wir hier kurz näher erläutern möchten:

Selbstentladung

Unter Belastung verliert jeder Akku verständlicher Weise seine Ladung. Je nach Akkutyp tut er das in einem bestimmten Maß jedoch ebenso bei Nichtnutzung. Die so verlorene Energie kann nicht genutzt werden und bei sehr langer Lagerung zu einem leeren Akku führen. Während NiCd-Akkus noch mit einer monatlichen Selbstentladung von bis zu 15% leben mussten, verlieren Li-Ion-Akkus je nach Lagertemperatur gerade mal 3% ihrer Leistung. Gelegenheitsnutzer sollten daher immer auf eine geringe Selbstentladung achten. Wer sein Akku-Werkzeug dagegen täglich nutzt wird von der Selbstentladung nur wenig beeinflusst.

Integrierte Akku-Zustandsanzeige gegen Tiefentladung
Integrierte Akku-Zustandsanzeige gegen Tiefentladung

Tiefentladung

Von einer Tiefentladung wird gesprochen, wenn die Leistung des Akkus so weit sinkt, dass ihm keine Leistung mehr entnommen werden kann. Die Entladeschlussspannung ist erreicht. Während NiCd-Akkus davon in ihrer Funktion nicht beeinflusst werden und zur Verhinderung des Memory-Effekts sogar hin und wieder vollständig geleert werden sollten, dürfen NiMh-Akkus nur kurzzeitig der Tiefentladung unterliegen und werden Li-Ion-Akkus hierbei sogar zerstört. Hier ist es sogar gefährlich und tiefentladene Li-Ion-Akkus sollten nicht mehr verwendet werden. Im Akku bilden sich Kupferbrücken, die zu einem Kurzschluss, enormer Hitze und möglicher Weise zum Brand oder gar Explosionen führen. Moderne Akku-Geräte besitzen zur Sicherheit einen Tiefentladeschutz, der im Akku oder dem Werkzeug verbaut ist. Die Tiefentladung wird daher verhindert.

Schnellladung

Von älteren NiCd-Akkus war man es gewöhnt, dass sie häufig 12 Stunden und mehr laden mussten. Diese Zeiten sind lange vorbei und Li-Ion-Akkus laden in einfachen Ladegeräten in 3 bis 5 Stunden. Mit sogenannten Schnellladegeräten, die deutlich mehr Ladestrom bieten, lässt sich der Ladevorgang jedoch sogar auf eine Stunde reduzieren – der Schnellladung. Auch wenn es die Technik ermöglicht, ist die Schnellladung nur bedingt vorteilhaft. Der schnelle Ladeprozess fordert dem Akku einiges ab, was die Lebenserwartung deutlich verkürzen kann. Auf Schnellladung sollte daher nur mit ausgereifter Technik gesetzt werden, die den Ladevorgang und die Temperatur des Akkus überwacht.

Moderne Ladegeräte kontrollieren den Ladevorgang
Moderne Ladegeräte kontrollieren den Ladevorgang

Erhaltungsladung

Wird ein Akku geladen, hat er seine Ladekapazität erreicht und darf nicht weiter geladen werden. Der Ladestrom muss daher unterbrochen werden. Die Erhaltungsladung gibt weiterhin (meist in Impulsen) einen kleinen Ladestrom ab, der der Selbstentladung entgegenwirkt. Die vollständige Ladung wird demnach erhalten.

Entladungskurve

Akkus besitzen je nach ihrer Bauform und Zusammensetzung eine unterschiedliche Entladungskuve. Diese gibt an, wie der Akku seine Spannung im Verhältnis zum Verbrauch verliert. Li-Ion- und NiMh-Akkus besitzen beispielsweise eine sehr geradlinige Entladungskurve. Nach einem kurzen Abfall verringert sich die Spannung nur langsam, bis sie schlagartig abfällt und der Akku leer ist. Selbst ein fast leerer Akku bietet daher noch immer eine ähnliche Leistung, wie ein voller Akku. Die Entladungskurve von NiCd-Akkus fällt hingegen stetig ab, sodass die Spannung mit der Entladung stetig sinkt.

Memory-Effekt

Prinzipiell besitzt jeder Akku einen Memory-Effekt, der jedoch unterschiedlich stark auftritt und reparabel oder dauerhaft ist. Gerade NiCd-Akkus waren hierfür sehr anfällig. Wurden sie mehrfach nur halb entladen und nachgeladen, hat sich der Akku diese Entladung „gemerkt“ – daher Memory – und ließ sich nachfolgend auch nur noch über diesen Bereich nutzen. Mitunter hob ein mehrmaliger Wechsel von vollständiger Ladung und Entladung den Memory-Effekt auf, blieb der Vorgang erfolglos, war der Akku defekt. Heute wurde die Zusammensetzung der Akkus so angepasst, dass kaum noch ein Memory-Effekt zu verzeichnen ist. Ein vollständiges Entladen des Akkus vor dem erneuten Laden ist daher nicht nötig, wird aber hin und wieder nach etlichen Ladevorgängen empfohlen.

Weiterentwicklung ermöglicht mehr Kapazität bei gleicher Baugröße
Weiterentwicklung ermöglicht mehr Kapazität bei gleicher Baugröße

Spannung

Die Spannung des Akkus und damit des Werkzeuges wird in Volt angegeben und kann bei Akku-Werkzeugen zwischen 3,6 und 36 Volt (oder mehr) liegen. Die Spannung sagt jedoch nur bedingt etwas über die Leistung des Werkzeuges aus. Zwar sind höhere Spannung zumeist auch mit kräftigeren Maschinen verbunden, durch verschiedene Getriebeübersetzungen kann jedoch auch ein Werkzeug mit geringerer Spannung eine höhere Leistung als ein Werkzeug mit größerer Spannung erreichen.

Kapazität

Jeder Akku verfügt über ein gewisses Vermögen Energie zu speichern und wieder abzugeben. Dieser Wert kann sehr unterschiedlich sein und richtet sich nicht nur nach der Baugröße. Die Kapazität des Akkus wird in Amperestunden (Ah) angegeben und sagt aus, wie viele Stunden ein Gerät mit der angegebenen Amperezahl betrieben werden kann. Besitzt das Werkzeug eine Leistungsaufnahme von einem Ampere, kann ein Akku mit 2 Ah dieses 2 Stunden lang mit Energie versorgen. 4 Ah würden die Dauer ebenso verdoppeln, wie die halbe Leistungsaufnahme des Werkzeuges.

Welche Leistung braucht ein Werkzeug-Akku wirklich?

Diese Frage lässt sich pauschal nicht beantworten und hängt hauptsächlich vom Werkzeug und der ausgeführten Arbeit ab. Hinzu kommt natürlich die Möglichkeit eines Wechselakkus.

Nehmen wir als Beispiel den beliebten Akkubohrschrauber:

Ausgegangen von einem Durchschnittsschrauber mit einer Leistungsaufnahme von 150 Watt und einer Spannung von 12 V ergibt das eine Leistungsaufnahme von 12,5 A. Liefert der dazugehörige Akku 2 Ah (1 A in 2 Stunden oder 2 A in 1 Stunde), kann der Akkuschrauber unter Last 9,6 Minuten betrieben werden. Was im ersten Moment nicht viel klingt, kann im Einsatz jedoch sehr lange sein. Eine kleine Schraube ist in nicht mal 3 Sekunden eingedreht, was bei 9,6 Minuten schon fast 200 Schrauben entspricht, welche jedoch den Schrauber sicherlich nicht zu 100 % auslasten, was die Anzahl noch erhöht.

18 V Akkus mit 1,5 Ah und 2,5 Ah
18 V Akkus mit 1,5 Ah und 2,5 Ah

Wer schon länger mit einem Akkuschrauber arbeitet, weiß dass ein Akku mit 2 Ah unter normalen Bedingungen absolut ausreichend ist. Je größer jedoch die Spannung ist, desto größer sollte auch der Akku sein. Für kleine Schraubarbeiten mit einem10,8 V Schrauber kann ein Akku mit 1,5 Ah bereits ausreichend sein. Bei einem 18 V Schrauber sollten es mindestens 2 Ah oder mehr sein.

Ein wichtiges Kriterium ist zusätzlich die Verfügbarkeit eines Wechselakkus. Schnellladegeräte laden einen Akku heute im Schnitt innerhalb einer Stunde. Unter normalen Bedingungen ist ein Akkuschrauber mit einem 1,5 Ah Akku selbst bei intensiver Nutzung über eine Stunde im Einsatz, denn selten wird dauerhaft geschraubt. Der Wechselakku ist in dieser Zeit bereits geladen und kann gegen den genutzten Akku ausgetauscht werden.

Stellt sich die Frage, ob zu einem Akku mit 4 Ah oder lieber zu zwei Akkus mit je 2 Ah gegriffen werden soll. Ist die Variante mit Wechselakku vorzuziehen. Nur sie ermöglicht einen dauerhaften Einsatz. Ein größerer Akku hält zwar länger, ist dieser jedoch leer, muss er in einer Zwangspause geladen werden. Hier ist ein Wechselakku klar im Vorteil.

Die richtige Lagerung von Akkus

Akkus besitzen eine Selbstentladung, die von der Umgebungstemperatur ebenso abhängig ist, wie vom Ladezustand. Hinzu kommt kommt die Tatsache, dass Akkus unterschiedlich auf eine Tiefentladung reagieren und hierbei sogar dauerhafte Schäden erleiden oder explodieren können. Es ist daher wichtig, seine Akkus und Werkzeuge zu kennen. Die nachfolgende Übersicht gibt an, unter welchen Bedingungen Akkus optimal gelagert werden sollten. Die Angaben können natürlich von Hersteller zu Hersteller abweichen und dienen nur als Richtwert

Selbstentladung optimaler Ladezustand Lagertemperatur Abstand der Nachladungen
NiCd-Akku etwa 15 % im Monat 40 % (unkritisch) 20 °C 3 Monate (unkritisch)
NiMh-Akku etwa 20 % im Monat 40 % 20 °C 3 Monate
Li-Ion-Akku etwa 2 % im Monat 50 - 75 % 18 - 25 °C 1/2 Jahr

Besonderheiten von Lithium-Ionen-Akkus

Lithium-Ionen-Akkus gehören zweifelsfrei zu den größten Errungenschaften der Akku-Technologie. Sie erreichen ungeahnte Leistungen, sowie Speicherkapazitäten bei besonderen Qualitätsmerkmalen, sind jedoch ebenso etwas komplizierter in der Handhabung.

Hört man ältere Heimwerker über Akku-Werkzeuge reden, heißt es häufig: "Viel zu schwer und keine Leistung." oder "Wenn man sie braucht, sind sie eh alle." Mit der Einführung der Lithium-Ionen-Technik gehören solche Aussagen der Vergangenheit an, auch wenn sich so mancher nur schwer davon überzeugen lässt. Li-Ion-Akkus sind kleiner, leistungsfähiger und erweitern den Einsatzbereich erheblich.

Elektronik verhindert die Tiefentladung
Elektronik verhindert die Tiefentladung

Natürlich unterliegen alle Akkus – auch Li-Ion-Akkus – einer Selbstentladung. Die Li-Ionen-Technologie kann diese jedoch auf ein Minimum reduzieren, sodass sie fast vernachlässigbar ist. Mit einem Verlust von 1-3 % im Monat, ist ein zu 100 % geladener Li-Ion-Akku rein theoretisch erst nach Jahren völlig selbstständig entladen. Ganz so einfach ist es jedoch nicht, denn die Selbstentladung ist abhängig von der Umgebungstemperatur. Li-Ion-Akkus mögen es etwas kühler, sind unter sehr kalten Bedingungen jedoch nur noch eingeschränkt nutzbar. Bereits unter 10 °C kann die Leistungsfähigkeit stark eingeschränkt sein. Ebenso können zu hohe Temperaturen über 60 °C die Struktur des Akkus zerstören. Die optimale Arbeits-, Lade- und Lagerungstemperatur liegt zwischen 18 und 25 °C. Im Wohnraum sind Lithium-Ionen-Akkus daher gut aufgehoben.

Lithium-Ionen-Akkus bieten den Vorteil, dass sie sehr schnell geladen werden können. Je nach Leistung des Ladegerätes, verfügt ein 18 V Akku mit 2 Ah bereits nach einer Stunde wieder über seine volle Kapazität. Wie bei allen Vorgängen ist schnell jedoch nicht immer gut. Ein zu schneller Ladevorgang lässt den Akku schneller altern. Die Beeinflussung ist sicher nicht sofort spürbar, verkürzt jedoch die Lebensdauer des Akkus.

Ein besonderer Vorteil von Li-Ion-Akkus ist neben der minimalen Selbstentladung ihre Ladeverhalten. Anders, als ältere NiCd-Akkus, besitzen sie keinen Memory-Effekt. Bedenkenlos lassen sie sich jederzeit nachladen, was ihre Kapazität nicht beeinflusst. Viele kleine Ladevorgänge beeinflussen die Lebenserwartung dabei. Wird ein Akku mit 2000 Ladezyklen angeben, ist hierbei die vollständige Entladung und erneute Ladung gemeint. Wird der Akku aber bereits ab einem Leistungsstand von 50 % auf 100 % geladen, entspricht das nur einem halben Ladezyklus. Unter Anbetracht der Tatsache, dass die vollständige Entladung schädlich ist und Li-Ion-Akkus unter vollständiger Ladung eher altern, sind viele kleinere Ladungen sogar vorteilhaft für die Haltbarkeit des Akkus. Die optimale Lagerung sollte daher bei einem Akkustand von 55 - 75 % liegen. Die Ladung verringert den Alterungsprozess und bietet Spielraum bis zur Tiefentladung.

Die bereits genannten Punkte zeigen, dass Lithium-Ionen-Akkus zwar viele Vorteile vereinen, jedoch ebenso einen sorgfältigen Umgang und eine besondere Kontrolle benötigen. Sie dürfen nie tiefentladen werden und benötigen einen kontrollierten Ladevorgang. Verwenden Sie daher nur elektronisch gesteuerte Ladegeräte und tauschen sie defekte Akkus nur gegen Original-Akkus desselben Herstellers aus. Anders ist nicht garantiert, dass das komplizierte Zusammenspiel zwischen Akku, Überwachungselektronik und Werkzeug zu 100 % funktioniert.

Warum gibt es Li-Ion-Akkus mit 10,8 und 12 V oder 18 und 20 V

Während NiCd-Akkus beziehungsweise Zellen eine nominale Spannung von 1,2 V aufweisen und sich somit durch Kombinationen von mehreren Zellen Akkus zu 6, 12 oder 18 V ergeben, ist die Angabe bei Lithium-Ionen-Akkus nicht klar definiert. Li-Ion-Akkus besitzen eine Anfangsspannung von etwa 4 V, welche sich nach kurzer Belastung jedoch auf 3,6 V reduziert und einpegelt. Werden nun drei solcher Zellen verbunden, ergeben sich die beiden Spannungsangaben (3 x 4 und 3 x 3,6) von 12 V und 10,8 V. Welche Spannung angegeben beziehungsweise beworben wird, ist nicht vorgeschrieben. In Deutschland wird hauptsächlich die kleinere angegeben, wobei viele Hersteller hier inzwischen auf das amerikanische Vorbild der größeren Anfangsspannung wechseln. Sie produzieren zumeist für mehrere Länder und minimieren so den Aufwand der unterschiedlichen Beschriftungen. Finden sich demnach identische Werkzeuge mit Li-Ion-Akkus die mit 10,8 V und 12 V oder 18 V und 20 V angepriesen werden, so handelt es sich hierbei um dieselben Akkus, die nur für unterschiedliche Märkte geplant waren.

Ersatzakkus online kaufen

Boetpcr für Bosch 18V 5.0Ah Li-ion Ersatzakku..

Über Boetpcr Boetpcr ist das beste Material, um qualitativ hochwertige professionelle Batterie, direkt aus der Fabrik Direktvertrieb, den niedrigsten...

Preis: EUR 49,99


Odec Werkzeug Akku 18V 4000mAh, Ni-MH Ersatzakku..

Produkt-Details: Akku-Kapazität: 4000mAh Batteriespannung: 18V Batterietyp: Ni-MH Bedingung: Nagelneu Kompatibel Mit: GSB 18 VE-2, 18 V-HT...

Preis: EUR 26,99


vhbw Li-Ion Akku 2000mAh (18V) für Elektro Garten..

Kompatibler Ersatzakku für Ihr elektronisches Gartengerät wie z.b. Heckenschere, Säge, Strauchschere, Rasentrimmer, etc.. Ideal auch als Zweitakku für...

Preis: EUR 34,99


Übertrage Bewertung...

Bewertung: 5.0 von 5. 3 Bewertung(en). Zur Bewertung auf die Sterne klicken.

Kommentar hinzufügen (oder Link vorschlagen)

Haben Sie eine Anmerkung zu diesem Artikel oder möchten Sie uns eine passende Anleitung zur Verlinkung vorschlagen? Wir freuen uns auf Ihre Rückmeldung!





Sicherheitsabfrage*




* Pflichtfeld  | Bitte beachten Sie die Datenschutzerklärung.

Am meisten gelesen