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Lernpaket Elektronische Schaltungen selbst entwickeln und aufbauen

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Akkumulatoren (Akkus)

Akkumulatoren, kurz Akkus, sind wiederaufladbare Energiequellen. Sie finden Einsatz in Kleingeräten, die nicht an eine Stromversorgung mit Kabel betrieben werden können.
Akkus bestehen aus zwei Materialien, die als Elektrode dienen und die in ein Elektrolyt getaucht sind. In diesem Zustand ist der Akku als Spannungsquelle noch unbrauchbar. Er muss zuerst aufgeladen werden, bevor nach dem Ladevorgang eine Spannung anliegt und er Strom abgeben kann.
Beim Laden wird einem Akku elektrische Energie zugeführt. Die wird in chemische Energie umgewandelt. Beim Entladen wird einem Akku elektrische Energie entzogen. Dabei wird die chemische Energie wieder in elektrische Energie umgewandelt. Jeder Akku hat dabei eine besondere Art und Weise wie er geladen werden muss.
Die Leistungsfähigsten Akkus sind Lithium-Ionen-Akkus und Lithium-Polymer-Akkus. Doch dem Anstieg der geforderten Energiemenge können auch diese Akkus schon lange nicht mehr folgen.

Akku oder Batterie

Beim Betrieb Akku- und Batterie-betriebener Geräte stellt sich immer die Frage, ob man eine Batterie oder einen Akku verwenden soll? Logisch, denkt man, einen Akku kann man aufladen und wie eine Pfandflasche wiederverwenden. Doch falsch gedacht. Beim Betrieb eines Akkus muss man dessen Eigenschaften berücksichtigen.
Blitzgeräte, Digitalkameras, mobile Geräte und ferngesteuertes Spielzeug sind üblicherweise am ehesten für Akkus geeignet. Doch wenn ein Batterie-Wechsel nur sehr selten in Frage kommt, dann lohnen sich Akkus nicht. Denn deren Selbstentladung ist höher als bei Batterien. Die Selbstentladung ist die Abnahme der Kapazität durch einen inneren Ladungsausgleich.
Die Selbstentladung schränkt die Anwendungen von Akkus schnell ein. Zum Beispiel sind Fernbedienungen in der Regel mit Batterien besser dran. Dort ist die Stromentnahme nur ganz kurz und auch nur selten. Akkus wären viel zu schnell leer und müssten häufiger aufgeladen werden. Die Energieeffizienz wäre in diesem Anwendungsfall für Akkus ungünstig.

Auszug aus der Batterieverordnung

Batterien und Akkus enthalten chemische Stoffe und müssen gesondert entsorgt werden. Das bedeutet, sie dürfen nicht einfach so dem Hausmüll zugefügt werden. Dazu ist unter Paragraf 7 der Batterieverordnung folgender Hinweis für Endverbraucher vermerkt.

§ 7 Pflichten des Endverbrauchers
(1) Der Endverbraucher ist verpflichtet, Batterien, die Abfälle sind, an einen Vertreiber oder an von den öffentlich-rechtlichen Entsorgungsträgern dafür eingerichteten Rücknahmestellen zurückzugeben.

Ein Vertreiber wäre ein Baumarkt oder Supermarkt, die dazu Boxen für Alt-Batterien und -Akkus aufstellen. Der öffentliche Entsorgungsträger betreibt in der Regel einen Recycling- oder Wertstoffhof in der Stadt oder Landkreis.

Übersicht: Akkus

Bezeichnung Aufbau Ladeverfahren Anwendung Umweltbelastung
Blei-Akku Bleioxid und Blei mit Schwefelsäure I/U-Ladeverfahren hohe Strombelastbarkeit hoch
NiCd Oxy-Nickelhydroxid und Cadmium mit Kaliumhydrid Konstantstrom oder Reflex-Ladeverfahren
Memoryeffekt
Geräte des täglichen Bedarfs hoch, aber recyclebar
NiMH Nickel und eine Metalllegierung Konstantstrom, kein Memoryeffekt Geräte des täglichen Bedarfs hoch, aber recyclebar
Li-Ion Lithium-Ionen, Lithium-Polymere, Lithium-Metall I/U-Ladeverfahren Geräte des täglichen Bedarfs hoch

Übersicht: Knopfzellen

Knopfzelle Spannung Selbstentladung Elektrolyt Belastbarkeit Umweltbelastung Anwendungen
Silberoxid/Zink 1,35 Volt 5% / Jahr Kalilauge hoch gering Uhren, Taschenrechner, Fotokameras
Quecksilberoxid/Zink 1,35 Volt 2 % / Jahr Kalilauge hoch hoch Hörgeräte, Fotokameras
Lithium/Manganoxid 3,0 Volt < 1 % / Jahr organisches Elektrolyt niedrig hoch Notebooks,
Handys, Taschenrechner, Uhren

Übersicht: Gerätezellen

Gerätezelle Spannung Energie Selbstentladung Schnellladefähigkeit Anwendungen
Nickel-Cadmium (NiCd) 1,2 Volt 840 Wattstunden (Wh) 20 % / Monat 10 Minuten Fernsteuerungen, Mobiltelefone, Maschinen
Nickel-Metallhydrid (NiMh) 1,2 Volt 2200 Wattstunden (Wh) 20 % / Monat 60 Minuten Notebooks, Mobiltelefone, Haushaltsgeräte
Lithium-Ionen (LiIon) 3,6 Volt 1800 Wattstunden (Wh) < 10 % / Monat 120 Minuten Mobiltelefone, Videokameras, Notebooks

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