Erstellt, am 29.01.2007
Letzte Änderung, am 16.08.2014

Eigenschaften von Nickel Metall Hydrid Akkus


NiMH Zellen haben einen etwas anderen Aufbau als NiCd Zellen und funktionieren grundsätzlich anders. Die bei NiCd Akkus giftige Cadmium Elektrode wurde durch eine Metalllegierung ersetzt, welche Wasserstoff speichern kann. Diese Speicherung erfolgt drucklos, wodurch die Gefahr eines überdrucks relativ gering ist. Durch die chemische Reaktion zwischen Wasserstoff und Nickel wird der Strom gespeichert. NiMH Zellen haben eine relativ gute Energiedichte, d.h. bei gleichem Gewicht haben sie mehr nutzbare Kapazität als NiCd Zellen. Ein weiterer Vorteil ist der fast nicht vorhandene Memoryeffekt. Es genügt ein sehr seltenes Entladen um frische und volle Zellen zu haben, "nur nachladen" ist bei NiMH Zellen möglich.

Wie alles auf der Welt haben leider NiMH Akkus auch ihre Nachteile , überladung wird die Zellen nachhaltig schädigen. Dieses Problem wird noch dadurch verstärkt, dass das beliebte Delta-Peak Prinzip zur Abschaltung von Ladegeräten bei NiMH Zellen nicht immer zuverlässig funktioniert. Eine zusätzliche temperaturgesteuerte Abschaltung wäre wesentlich sicherer, was aber nur wenige moderne Lader können. Weiters haben klassische NiMH Zellen eine relativ hohe Selbstentladung, was deren Lagerfähigkeit verschlechtert. NiMH Akkus sollen (im Gegensatz zu NiCd Zellen) immer halb bis randvoll geladen, gelagert werden. Da sie diese Ladung allmählich verlieren, müssen sie in regelmäßigen Abständen geprüft und nachgeladen werden. Ein weiterer Nachteil ist der höhere Innenwiderstand, weshalb sich NiMH Akkus für Hochstromanwendungen schlechter eignen. Gebrauchte NiMh Akkus mit herkömmlicher Technik können als Akkublock nach längerer Lagerzeit, stark unterschiedliche Selbstentladeraten aufweisen. Dann könnte eine Entladung mit höherer Last an gelagerten NiMh Akkublocks, die schwächer geladenen Zellen beschädigen oder völlig zerstören. Der Ladestand von NiCd und NiMh Akkus beginnt unmittelbar nach Ladeende durch die Selbstentladung zu sinken, weshalb viele moderne Computerladegeräte anschließend mit geringen Strömen, eine Erhaltungsladung durchführen. An jungen NiMh Akkus beträgt der Ladungsverlust in den ersten 24 bis 48 Stunden nach Ladeende ungefähr 10 Prozent und danach weitere 10 bis 30 Prozent im ersten Monat. Die Selbstentladung betagter NiMh Akkus kann aber auch mehr als 50 Prozent pro Woche betragen, selbst wenn solche Akkus nach der Ladung noch ihre Nennkapazität erreichen.

Solche Nachteile gibt es bei modernen ENELOOP (LSD-NiMH-Akkus) nicht mehr, die verlieren ein Monat nach Ladende nur max. 10 Prozent und danach noch 10 bis max. 15 Prozent ihrer Ladung nach einem Jahr, (bei 20 °C Umgebungstemperatur). Meine persönlichen Messergebnisse an 4 Stück zweijährigen HR-3UTGA Eneloop Akkus, ergaben sogar wesentlich bessere Resultate. Mit solchen Energiespeichern kann man auch weitgehend gefahrlos 10 zellige Akkublocks anfertigen, weil es keine kritischen Kapazitätsstreungen mehr gibt!


hr_3utga_4


Erreicht werden diese positiven Eigenschaften durch eine neue Superkristallgitter-Legierung (Superlattice Alloy) als ein wasserstoffbindendes Material für die Kathode von NiMH-Akkus und durch eine geänderte Nickelhydroxid-Legierung für die Anode. Beides reduziert den chemischen Zerfall und beugt somit der Selbstentladung vor. Der einzige nicht nennenswerte Nachteil, ist geringfügig kleinere Kapazität! Während herkömmliche NiMH-Akkus im AA-Format (Mignon) bis zu 3000 mAh vorlügen, speichern gleich große ENELOOP LSD-NiMH-Akkus nur ungefähr 2000 mAh. Es gibt auch teurere ENELOOP mit 2500 mAh, allerdings mit wesentlich höherer Selbstentladung, deshalb empfehle ich solche Zellen nicht. ENELOOP LSD-NiMH-Akkus werden bereits mit ca. 70 bis 80% (vor)geladen verkauft und können daher sofort benutzt werden, was bei Verwendung einzelner Akkus als Satz wegen der meist ungleichen Anfangsladestände nicht wirklich empfehlenswert ist. Allerdings muss man vorgeladene NiMh Akkus nicht formieren und kann sie sofort aufladen.

Die Spannungslage wurde bei ENELOOP Akkus optimiert und liegt höher als bei klassischen NiMh Akkus. So beträgt die Leerlaufspannung nach frischer Ladung knapp 1,4 Volt pro Zelle und ein 10er Akkublock kann an 14,4 Volt Kfz Ladeschlußspannung nicht überladen werden. Die Entladungskurve verläuft auch flacher, so dass selbst bei niedrigem Ladeniveau die Zellenspannung noch über 1,2 Volt beträgt. Weil ENELOOP-Akkus auch einen sehr geringen Innenwiderstand haben, können mit diesen kleinen AA Akkus auch kurzzeitig stromhungrige Komponenten wie Zweiklanghupen oder Kompressorfanfaren bis max. 10 Ampere Nennstrom, an Motorrädern versorgt werden.



Wie kann man NiMH Akkus am sichersten zerstören :

Langzeitlagerung von leeren NiMH Zellen: Die Zellen zerstören sich chemisch selbst
überladen: Selbst geringe überladung kann die Zelle schädigen
Tiefentladen eines Akkupacks: Dadurch werden die schwächsten Zellen umgepolt und dauerhaft zerstört
mit zu hohen Strömen entladen: Die Zellen werden durch große Hitzeentwicklung zerstört


So muss man NiMH Zellen behandeln um lange Zeit Freude an ihnen zu haben:

Genaues Beobachten des Ladevorgangs bei Ladegeräten mit Delta-Peak Abschaltung.
Schonendes Entladen von Akkupacks nur bis zur minimalen Entladeschlußspannung von 0,85 Volt.
Bei hohen Entladeströmen unbedingt die Temperatur beobachten.
vor Lagerung die Akkus immer Volladen.

Geladen werden NiMH Akkus nach dem gleichem Prinzip wie NiCd Akkus. Leider ist der Spannungsverlauf an NiMH Akkus so flach, dass die Delta-Peak Erkennung bei kleineren Ladeströmen oft zum Glücksspiel wird. Man sollte daher neue Akkus während der ersten Ladevorgänge immer genau beobachten und die Temperatur fühlen. Erwärmt sich der Akku auf über 40 Grad (beginnt sich unangenehm anzufühlen) ohne dass die Delta-Peak Abschaltung anspricht, so muß der Ladevorgang unbedingt manuell unterbrochen werden. Dieses Problem ist leider weit verbreitet und es hat schon etliche NiMH Akkus in die ewigen Jagdgründe befördert. Funktioniert die Delta-Peak Abschaltung einige Male zuverlässig, so kann man bei diesem Akku darauf vertrauen. Andere Zellen müssen aber wiederum Anfangs genau beobachtet werden. Andererseits kann die Delta-Peak Abschaltung auch zu früh abschalten, lange bevor der Akku wirklich voll ist.

Ein häufiger Streitpunkt ist der Memoryeffekt. NiMH Zellen haben keinen Memoryeffekt, behaupten die Hersteller und können daher jederzeit problemlos nachgeladen werden. In der Praxis kann man nach längerer Einsatzzeit von klassischen NiMh Akkus schon eine Art Memoryeffekt (Lazy-Battery-Effekt) feststellen, wenngleich auch bei weitem nicht so stark wie an NiCd Akkus. Daher empfiehlt sich auch bei NiMH Akkus diese gelegentlich zu Entladen und wieder neu Aufzuladen.

Klassische NiMH-Akkus sind für den Betrieb bei Temperaturen unterhalb von 0 °C (beispielsweise an Kraftfahrzeugen) ungeeignet, falls man stromfressende Glühlampen betreiben will. Bereits bei Annähern an den Gefrierpunkt weisen sie deutliche Kapazitätsverluste auf, bei Minus 20 °C werden sie vollkommen unbrauchbar, außer man betreibt damit beispielsweise energiesparende Leuchtdioden. Für moderne ENELOOP-LSD Akkus, gelten diese thermischen Grenzwerte nicht mehr. NiMH-Akkus reagieren wie bereits erwähnt sehr empfindlich auf überladung, überhitzung, falsche Polung und Tiefentladung mit verbundener Umpolung. Dadurch altern sie extrem schnell, dies hat aber nichts mit Memory-Effekt zu tun und lässt sich auch nicht mehr rückgängig machen. Vollständiges Entladen (bis auf unter 1 Volt pro Zelle, gemessen unter höchstzulässiger Last) oder häufiges Laden und Entladen, verringert stattdessen lediglich die Lebensdauer wegen der beschränkten Zahl möglicher Ladezyklen. Erhöht werden kann die Lebensdauer, indem man beim Laden bzw. Entladen, nicht die Grenzen der chemischen Reaktion ausreizt.