Akku Basics - Die wichtigsten Kennzahlen & Begriffe

Wenn Sie die technischen Angaben auf Akkus und elektrischen Verbrauchern vergleichen und richtig interpretieren wollen, brauchen Sie ein wenig Hintergrundwissen über elektrotechnische Zusammenhänge. In diesem Blogbeitrag erläutern wir Ihnen, was der Unterschied zwischen Volt, Watt und Ampere ist, was es mit dem elektrischen Widerstand auf sich hat und wie Lebensdauer und Ladezyklen von Akkus zusammenhängen.

Die Akku-Kapazität in Amperestunden

Die Kapazität eines Akkus gibt an, welche Menge Strom in der Gesamtheit aller Zellen gespeichert und wieder abgerufen werden kann. Die Einheit der Akku-Kapazität lautet Amperestunden (Kurzzeichen Ah), wobei sie oftmals in Milli-Amperestunden (mAh) angegeben wird (1 Ah entspricht 1.000 mAh). Ein Akku, der eine Kapazität von z. B. 2.200 mAh aufweist, liefert eine Stunde lang 2.200 mA oder fünf Stunden lang 440 mA Strom, bevor er entladen ist.

Die elektrische Spannung in Volt

Die elektrische Spannung einer Zelle gibt an, in welcher Stärke der Strom vom Akku bereitgestellt wird. Die Einheit der elektrischen Spannung ist Volt (Kurzzeichen V). Die Nennspannung von Akkus variiert; typischerweise liegt sie bei Lithium-Ionen-Zellen zwischen 3,6 V (LiFe) und 4,2 V (LiPo, LiMa).

Die elektrische Leistung in Wattstunden

Die elektrische Leistung gibt an, welche Energiemenge eine Zelle unter definierten Bedingungen abgibt. Die Einheit dieser auch Nennenergie genannten Größe ist die Wattstunde (Kurzzeichen Wh). Wenn ein Akku eine Stunde lang eine elektrische Leistung von drei Watt liefert, beträgt seine elektrische Leistung entsprechend drei Wattstunden.

Die elektrische Leistung lässt sich einfach mit der Formel Spannung x Kapazität berechnen, daher wird sie bei der Beschreibung eines Akkus nicht immer angegeben. Beispiel: Ein Akku mit einer elektrischen Spannung von 30 V und einer Kapazität von 16 Ah liefert eine elektrische Leistung von 30 x 16 = 480 Wh.

Die Impedanz in Ohm

Die Impedanz (oder der Innenwiderstand) einer Zelle gibt an, welche elektrische Spannung erforderlich ist, um Strom in einer festgelegten Stromstärke fließen zu lassen. Je niedriger der Innenwiderstand, desto besser kann der Strom im Inneren fließen. Die Einheit für die Impendanz ist Ohm. NiCd-Zellen weisen mit etwa 100 Milli-Ohm den geringsten Innenwiderstand auf; bei Lithium-Ionen-Akkus beläuft er sich auf 150 Milli-Ohm. NiMH-Zellen erreichen Werte von über 200 Milli-Ohm und damit die höchste Impedanz aller Akkus. Durch falsche Akku-Pflege steigt der Innenwiderstand zudem weiter und kann leicht über 350 Milli-Ohm erreichen.

Die Impedanz steigt bei Lithium-Ionen-Akkus alleine durch Alterung mit der Zeit an. Bei Nickel-Akkus erhöht sich der Innenwiderstand durch falsches Laden. Wird die Impedanz zu hoch, verkürzt sich die Betriebszeit des mit dem Akku genutzten Gerätes immer mehr, bis es am Ende gar nicht mehr mit diesem Akku betrieben werden kann.

Ladezyklen und Lebensdauer

Ein Ladezyklus ist eine vollstände Ladung und Entladung einer Akku-Zelle - von 0 Prozent Ladung bis auf 100 Prozent und wieder auf 0 Prozent. Wird der Akku nicht vollständig ent- und direkt wieder aufgeladen, handelt es sich um eine Teilladung. Teilladungen werden summiert: Zwei Teilladungen, bei denen der Akku jeweils von 100 Prozent auf 50 Prozent entladen und direkt im Anschluss wieder auf 100 Prozent geladen wird, ergeben einen Ladezyklus. Dieser wird von der Anzahl der vom Hersteller des Akkus angegebenen Ladezyklen abgezogen, reduziert diesen also jeweils um 1.

Die Lebensdauer eines Akkus definiert sich zum einen über die Anzahl der möglichen Ladezyklen. Ist diese erreicht und überschritten, hat der Akku seine vom Hersteller vorgesehene Lebensdauer erreicht, was jedoch nicht unbedingt bedeutet, dass er tatsächlich ausgemustert und ersetzt werden muss. Zum anderen ergibt sich die Lebensdauer über die tatsächliche Dauer der Nutzung, denn auch bei guter Pflege des Akkus altern die Komponenten. Allerdings besteht selbst dann oftmals noch die Möglichkeit, die einzelnen Zellen des Akkus zu erneuern und so die Lebensdauer durch eine Akku-Reparatur zu verlängern.

Akku-Laderate

Die Akku-Laderate gibt die Größe des Lade- oder Entladestroms an, und das unabhängig von der Akku-Kapazität. Sie wird als C-Koeffizient bezeichnet. Ein Akku mit einer Nennkapazität von 2 Ah, der eine Stunde mit 1 C entladen wird, liefert also konstant 2 A Strom.