Langzeiterfahrungen mit NiCd und NiMH Akkus


NiCd Akkus sind trotz ihres Memory-Effekt, der weitgehend bei falscher Behandlung auftritt, für Hochstromanwendungen sehr robust.Die alte Hauptursache für den Memory Effekt, nämlich die Bildung von Ni5Cd21 an der Cadmium-Elektrode kommt angeblich bei jüngeren NiCd Akkus nicht mehr vor.

NiMH kennen auch eine Art Memory-Effekt, welcher als Lazy-Batterie-Effekt bekannt ist. Es ist ähnlich mit dem noch immer bei jüngeren NiCd auftretenden Problem. Dieser Effekt tritt an der Nickel-Elektrode auf. Er äußert sich aber nicht direkt in einer verminderten Kapazität, sondern in einer etwas geringeren Spannung der Zelle. Dadurch wird der Abschaltpunkt bei modernen Geräten (beispielsweise Digcams), deutlich früher erreicht, was einer geringeren nutzbaren Kapazität gleichkommt. Allerdings tritt das Problem nicht so schnell und bei weitem nicht so stark, wie der alte Memory-Effekt bei NiCd Akkus auf. Auch ist es leichter wieder zu beseitigen, wenn der Akku regelmäßig gewartet wird.

Es gibt bei NiMH Akkus auch einen Alterungsprozess der den sogenannten Lazy-Batterie-Effekt, der eine nicht umkehrbare Form zur Folge hat! Im Jahr 2003 erwarb ich 10 Stück 1,2 Volt 2000 mAh NiMH AA Zellen von FRIWO, welche damals als deutsche Qualitätsprodukte mit hoher Kapazität gelobt wurden. Diese Akkusätze litten schon 2 Jahre später in meinen Digitalkameras unter überdurchschnittlich hoher Selbstentladung und man konnte nur unmittelbar nach dem laden mehr als 25 Bilder in Folge machen! Meine guten alten Sanyo Twicell 1600 mAh NiMH Akkus aus dem Jahr 2000, haben auch 3 Monaten nach der letzten Ladung noch beinahe die volle Kapazität! Jedoch sind diese Zellen mit den Jahren auch etwas hochohmiger geworden. Das hat zur Folge, dass die Spannung der Zellen unter Last etwas zusammenbricht, so dass mit der Digitalkamera weniger Bilder möglich sind, als noch in jungen Tagen. Besonders bei tiefen Temperaturen kommt dieser Effekt sehr negativ zur Geltung.

Für Digicams und Modellbautechnik mit hohem Strombedarf, sind NiCD Akkus bei fachgerechter Behandlung eindeutig die bessere Wahl. Der NiCd Memory-Effekt entsteht aber auch nicht alleine durch das unvollständige Entladen, vielmehr entsteht er durch regelmäßiges oder dauerhaftes überladen der Akkus. Diese Erfahrung konnte ich seit Anfang der 80er Jahre an tausenden kleinen 3,6 Volt 50 bis 110 mAh NiCd Backup Akkus an Steuerplatinen für Glücksspielautomaten beobachten, welche überwiegend mit 5% Konstantstrom als "Dauer-Niedrigstromladung" dauerhaft bestromt werden. Solche NiCd Akkus hatten häufig nach 2 bis 4 Jahren das zeitliche gesegnet und brachten kaum noch 5 mA Strom bei völligen Kurzschluß. Im direkten Vergleich habe ich zwischenzeitlich schon zahlreiche 3,6 Volt 50 bis 80 mAh NiMH Akkus überprüft, welche seit 1999 die toten NiCD Akkus ersetzen. Diese NiMH Akkus werden ebenfalls mit ca. 5% Konstantstrom dauergeladen, aber auch die ältesten Exemplare bringen noch weitgehend Kurzschlußströme über 200 mA und sind im Gegensatz zu NiCD Akkus völlig dicht.

Modellflieger sind überwiegend süchtig, ihre NiCD und auch NIMH Akkus mit höchstmöglichen Strömen zu laden und den Ladevorgang in 20 bis 40 Minuten abzuschließen, Kurze Ladezeiten mit hohem Strom sind jedoch schädlich und lassen die Akkus schneller altern! Nach meinen persönlichen Langzeiterfahrungen bin ich überzeugt, dass man NIMH Akkus besser langsam mit niedrigen Strömen lädt, das hält die chemischen Prozesse in den Zellen in Gang und sorgt dafür, dass das Elektrolyt völlig gleichmäßig in den Zellen verteilt wird. Niedrigstrom Dauerladung an Primärwicklungen von kontaktgesteuerten Zündanlagen ist eine sehr gute und einfache Möglichkeit, dafür benötigt man nur eine Gleichrichterdiode, weil der max. Ladestrom nie über 400 mA ansteigen kann. Die ersten 70% der Kapazität können mit höherem Strom in kürzerer Zeit eingeladen werden als der Rest. Hierbei erfolgt noch keine Erwärmung des Akkus. Dann kann mit niedrigerem Strom weitergeladen werden, da die Zellen sonst zu warm (über +45°C) werden. Das Vollladen für die restlichen 30% darf auch die zehnfache Zeit benötigen, wie für die ersten 70%. Nur wenige alte Zweiräder laufen täglich länger als eine Stunde, folglich ist mit dieser Lademethode, schädliche überladung auszuschließen. In den ersten 24h nach Beenden der Ladung/Erhaltungsladung verliert der NiMH Akku durch seine internen chemischen Prozesse ca. 5-20% der eingeladenen Kapazität. Ab dann sind es weitere 10-30% je Monat.

NIMH Akkus gelegentlich oder regelmäßig nachzuladen (z.B. zum Ausgleich der Selbstentladung), nach nur teilweiser Entladung bei längerer Lagerung ist im Gegensatz zu NiCD Akkus nicht schädlich. NiCd sollen bei regelmäßiger Nutzung alle 1-2 Monate vollständig entladen werden, um den Memory-Effekt zu verhindern. Erfolgt aber vor jedem Ladevorgang ein völliges Entladen, verringert man auch die Anzahl möglicher Ladezyklen. Die Nennkapazität von NiMH soll man nur zu 80% auszunutzen, man erreicht somit eine erheblich höhere Gesamtzyklenzahl.

Frostige Temperaturen verringern die Stromabgabe von NIMH Akkus erheblich, folglich sollte man bedenken, dass sich diese erst wieder auf zweistellige positive Temperaturen erwärmen müssen, bevor sie ihre volle Leistung bringen können. NiCd Akkus kann man bei Temperaturen zwischen -40°C bis +60°C benützen, NiMH leider nur zwischen -20°C bis +55°C. Eine Ladetemperatur von +45°C darf der bei NIMH Akkus nie überschritten werden, sonst treten irreparable Schädigungen auf, welche die Kapazität und Zyklenzahl drastisch reduzieren. Optimal sind Ladetemperaturen von +10°C bis +25°C, aufladen unter +5°C darf nur mit niedrigerem Strom unter 0,2C erfolgen.

NIMH Akkus sollen nach älterer Literatur über längere Zeit nicht leer, aber auch nicht randvoll geladen, gelagert werden. Die bei voller Ladung ablaufenden chemischen Prozesse altern den Akku angeblich auch, die optimale Lagerung erfolgt demnach mit ca. 50% Kapazität und bei niedrigen Temperaturen. Tiefentladen von NIMH Akkus galt schon immer offiziell als Todsünde, nur NiCd Technik sollte derartige Vergewaltigungen als einziger Akkutyp überhaupt verkraften. Für Bleiakkus gilt erfahrungsgemäß eine einzige Tiefentladung bei längerer Lagerung als irreparables Todesurteil, im Vorjahr (Oktober 2006) bemerkte ich dass 4 Stück von meinen 10 FRIWO 2000 mAh AA Zellen auf 0 Volt tiefentladen waren, weil ich sie aufgrund der oben beschriebenen schlechten Erfahrungen schon länger nicht mehr nützte. Folglich ließ ich sie noch vorsätzlich bis Dezember 2007 unbehandelt liegen und ermittelte bei der letzten Messung 8 Stück 0 Volt Zellen. Nach offiziellen Schulwissen sollten diese Akkus vollkommen unbrauchbar sein, da ich aber eher ein ungläubiger und von marktwirtschaftlicher Werbung sogar ein unbeeinflussbarer Mensch bin, unterzog ich diese Akkus ausführlichen Tests.

Alle Null Volt Zellen brauchten bei 0,5 Ampere Ladestrom teilweise über 5 Minuten bis die Klemmenspannung wieder über 1,2 Volt anstieg, anschließend erfolgte 14 stündige Niedrigstromladung mit jeweils 200 mA Ladestrom. Nach der Ladung lagerte ich alle Zellen 48 Stunden und konntrollierte anschließend deren Leerlaufspannung, welche zwischen 1,27 bis 1,33 Volt lag. Dann erfolgte 5 minütige Belastung an 0,33 Ohm Leistungswiderständen bei durchschnittlich 3,5 Ampere Strom. Der schwächste NIMH Akku brach nach dieser Zeit auf 1,13 Volt zusammen. Anschließend erfolgte noch eine Kurzschlußprüfung an einem Amperemeter mit zwei 1 Meter langen 1,5 mm² Messleitungen, dabei konnte ich noch Kurzschlußströme zwischen 7,3 bis max. 8,6 Ampere messen. Diese Parameter sind für moderne Hochleistungsgeräte unbrauchbar, aber reichen noch sehr lange zu Stromversorgung von LED-Blinker, LED-Signalleuchten, Signalhorn usw. an einspurigen Kraftfahrzeugen.

Die Selbstentladungsrade wird sich aufgrund der langzeitigen 0 Volt Lagerung garantiert drastisch verschlechtert haben, würde aber an Kraftfahrzeugen welche man regelmäßig bewegt nicht wirklich auffallen. Dagegen habe ich schon zahlreiche erheblich jüngere verwahrloste und derb sulfatierte Bleiakkus erlebt, welche schon 12 Stunden nach Unterbrechung des Ladestromes wieder auf Null Volt entladen waren. Auch an vergleichbare Entladeströme, wäre bei vergammelten Bleiakkus niemals zu denken.

Fazit: NiMH Akkus sind vielfach besser, als ihr teilweise schlechter Ruf!