Akku Info

Akkus sind heute ein fester Bestandteil des modernen Alltags. Kaum bemerkt liefern sie Strom in zahllosen mobilen Geräten – von der elektrischen Zahnbürste über das Handy bis zum Notebook oder Camcorder. Wir kümmern uns kaum um sie und behandeln sie meist sorglos – bis sie im falschen Augenblick leer sind. Es lohnt sich daher, mehr über die nützlichen Energiespeicher zu wissen, da man bei richtiger Behandlung eine optimale Leistung erzielen und zudem eine verlängerte Lebensdauer erreichen kann.

Zunächst einmal zum Namen. Was ist ein Akku? Der Ausdruck „Akku“ ist die Kurzform von Akkumulator und bedeutet Sammler. Er besteht meist aus mehreren Zellen, die die Fähigkeit haben, elektrische Energie zu speichern und wieder abzugeben. Diese Zellen werden oft auch als Sekundärzellen bezeichnet. Der zweite häufig verwendete Begriff „Batterie“ kommt aus dem Französischen und wird für eine Ansammlung gleicher Elemente verwendet. Im deutschen Sprachgebrauch werden dagegen meist nicht aufladbare einzelne Primärzellen Batterien genannt.

Nun zurück zu den Akkus in unseren Handys und Notebooks. Es gibt verschiedene Typen von Akkus in mobilen Geräten: Nickel-Metallhydrid- und Lithium-Ionen-Akkus sind die populärsten Varianten. Akkus auf Nickel-Basis sind dagegen nicht mehr up to date für gehobene Ansprüche. Die hochgezüchteten Lithium-Ionen-Akkus werden derzeit nach und nach von Lithium-Polymer-Stromspeichern ersetzt. Dabei unterscheiden sich die Akku-Typen nicht nur in ihrer Leistung, sondern auch in Sachen Kapazität und Lebensdauer. Jeder Akku-Typ muss auf seine ganz spezielle Weise gepflegt werden.

Als ersten Schritt sollte man herausfinden, welchen Akku-Typ man an Bord seines Gerätes hat. Das ist in der Regel einfach - Akku herauszunehmen und nach einem Aufkleber, Aufdruck oder einer Gravur zu suchen, die eine der folgenden Buchstaben-Kombinationen hat: "Ni-Cd", "Ni-MH", "Li-Ion", "Li-Polymer". Diese bezeichnet das verbaute Stromspeicher-System im Akku. Bei Ni-Cd handelt es sich um die veralteten Nickel-Cadmium-Zellen, die noch in vielen billigen Akkus vom Discounter zum Einsatz kommen. Ni-MH bezeichnet Nickel-Metallhydrid, bei Li-Ion bei Li-Polymer handelt es sich folgerichtig um Lithium-Ionen- oder Lithium-Polymer-Akkus.

Viele ältere Geräte arbeiten mit einem Nickel-Cadmium-Akku. Die Akkus sind bekannt dafür, dass sie an einem Memory-Effekt leiden. Der tritt auf, wenn Akkus dieses Typs häufig nur teilweise entladen und wieder aufgeladen werden. Der Speicher wird mit der Zeit schwächer, ganz als würde er sich den Ladezustand merken. Irgendwann gibt der Akku dann zu wenig konstante Spannung ab, um ein Gerät sinnvoll zu betreiben und wird damit unbrauchbar. Der Effekt entsteht durch Kristallisation des Cadmium-Anteils im Akku.

Nickel-Cadmium-Zellen sind zudem sperrig und geben vergleichsweise wenig Leistung ab. Cadmium ist ein giftiges Schwermetall, das die Umwelt massiv belastet. Grundsätzlich sollte ein Nickel-Cadmium-Akku baldmöglichst – falls das Gerät dies erlaubt – wenigstens durch einen Nickel-Metalhydrid-Akku ersetzt werden. Das ist quasi die Nachfolge-Technologie der Nickel-Cadmium-Akkus. Ni-MH-Zellen liefern bei gleicher Spannung rund die doppelte Energiedichte, halten also im Betrieb, grob gerechnet, doppelt so lange. Und anders als ihre Vorgänger kommen sie ohne das giftige Schwermetall Cadmium aus, daher kommt es nicht zu einem Memory-Effekt. Leider sind Nickel-Metallhydrid-Akkus extrem anfällig, eine adäquate Pflege des Nickel-Metallhydrid-Akkus ist kaum möglich.

Lithium-basierte Akkus

Der Lithium-Ionen-Akku und seine Weiterentwicklung, der Lithium-Polymer-Akku, ist die modernste käufliche Form der Energiespeicher. Fast alle modernen Geräte verfügen zurzeit über eine entsprechende Energiequelle. Die Vorzüge dieses Typs: Anders als der Ni-Cd-Akku haben sie keinen Memory-Effekt und sind zugleich robuster als die Ni-MH-Akkus. Außerdem haben sie eine höhere chemische Stabilität und damit Lebensdauer. Der Hauptgrund für ihren aktuell breiten Einsatz ist jedoch die Tatsache, dass sie viel Leistung auf kleinem Raum bieten. Dadurch eignen sie sich perfekt für den Einsatz in Laptops, Digitalkameras, PDAs und Handys.

Ein besonderer Bonus der Lithium-Ionen-Akkus ist, dass sie nur kurz geladen werden müssen und bei geringen Ladezeiten kaum Kapazität einbüssen. Das ist ein weiterer Grund für die Nutzung in Laptops, Handys und MP3-Playern.

Trotz aller Vorteile im Alltagsgebrauch gelten die Lithium-Ionen-Akkus technisch als nicht ganz unproblematisch, wie die jüngsten Rückrufaktionen zeigen. Je mehr sie leisten, je eher geraten sie in Gefahr zu überhitzen. An den Kontakten der einzelnen Energiezellen innerhalb des Akkus kann es zu Kurzschlüssen kommen, wenn die Energiespeicher bei der Produktion durch kleinste Metallteile verunreinigt wurden. Ein solcher Akku kann im Extremfall auch in Brand geraten.
 

Auch Lithium-Ionen-Akkus altern

Auch in der Gruppe der Lithium-basierten Akkus gibt es Kapazitätsverluste. Wie beim Nickel-Metallhydrid-Akku altert die Zelle chemisch. Das Problem ist, dass sich die im Akku verbaute Elektrode aus Lithium-Verbindungen oder Graphit durch die Ladezyklen nach und nach auflöst. Das kann nach Jahren des problemlosen Betriebs innerhalb weniger Ladezyklen der Fall sein.

Die Pflegeanweisung für einen Lithium-Ionen- und Lithium-Polymer-Akku ist die gleiche wie für einen Nickel-Metallhydrid-Akku: Es gilt, den Akku so selten wie möglich tief zu entladen oder zu überladen. In der Regel verhindert die Lade-Elektronik in Geräten mit Lithium-basierten Akkus eine Überladung, zumal die Akkus eine eigene Ladeelektronik mitbringen. Die Tiefentladung hingegen kann jederzeit geschehen, zum Beispiel dann, wenn das Gerät zu lange ungeladen herumliegt.

Tipps zur Pflege der Akkus

Mit etwas Pflege und dem Verzicht auf einige stromfressende Funktionen lassen sich aber die Lebensdauer der Akkus und die Laufzeiten der Geräte erheblich verlängern. Dazu noch einmal etwas Hintergrundwissen: Allein der Bildschirm verbraucht knapp ein Drittel der im Akku gespeicherten Energie für sich, der Hauptprozessor (CPU) beansprucht meist rund zehn Prozent der Energie. Aber auch andere Komponenten, wie Grafikkarten, das WLAN-Modul oder externe USB-Geräte zehren kräftig an der Laufzeit des Akkus.

Stromsparprogramm an Bord

Moderne Mobilprozessoren sind in der Lage, ihre Leistung der tatsächlichen Auslastung des mobilen Rechners anzupassen. Windows-eigene Energieoptionen sorgen dafür, dass die CPU nur dann kräftig die Energiezufuhr aufdreht, wenn wirklich etwas zu tun ist. Um die Energieoptionen einzustellen den Menupunkt Start > Systemsteuerung > Energieoptionen aufrufen.

Zur Auswahl stehen hierfür die folgenden Energie-Schemata:

Desktop: Der Rechner wird auf maximale Leistung getrimmt. In einem Notebook sollte diese Einstellung nur gewählt werden, wenn es fest mit der Stromversorgung verbunden ist.
Tragbar/Laptop: Hierbei handelt es sich um ein allgemein verwendbares Energieschema, bei dem zwar der Energieverbrauch berücksichtigt wird, das aber nicht auf geringen Verbrauch optimiert wurde.
Präsentation: Diese Einstellung dient dem Betrieb während einer Präsentation. Sie soll garantieren, dass sich der Bildschirm nicht abschaltet und die Präsentation stört.
Minimale Batteriebelastung: Hierbei handelt es sich um eine Einstellung, bei der die Belastung des Akkus so gering wie möglich gehalten werden soll. Vorsicht, die Reaktionszeiten des Rechners werden dadurch langsamer.
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Weitere Stromsparfunktionen

Neben diesen Einstellungen des Arbeitsmodus lassen sich auch bei den Grafikkarten, dem Hauptprozessor und den Funkeinrichtungen Veränderungen vornehmen, die sich auf den Energieverbrauch auswirken. So lassen sich bei den Grafikkarten von ATI und nVidia Stromsparfunktionen in den Kartentreibern durch Reduzierung der 3D-Funktion erzielen. Bei der CPU bieten sowohl Intel als auch AMD Mechanismen zur Reduzierung der Prozessorleistung an. Bei AMD werden diese unter der Bezeichnung „PowerNow“, bei Intel unter „Speedstep“ zusammengefasst.

Zusätzlich sollten noch die Funktechniken WLAN und Bluetooth abgeschaltet werden, wenn sie nicht gebraucht werden. Wie dies geschieht, ist im jeweiligen Handbuch nachzulesen. Bei einer externen Steckkarte, braucht man dazu nur die Karte herausziehen. Auch der Bildschirm sollte so dunkel wie möglich eingestellt werden, denn helle Displays verbrauchen Unmengen an Strom.

Grundregeln für den Alltagsgebrauch

Neben diesen Einstellungen im Notebook sollte man aus physikalischen Gründen noch einige grundsätzliche Regeln beim Laden der Energiespeicher beherzigen. Der Grund: Akkus sind Verschleißteile. Sie haben nur eine bestimmte Lebensdauer und können auch nicht beliebig oft aufgeladen werden. Die Li-Ion-Akkus lassen sich etwa 500- bis 1000-mal laden. Das entspricht einer ungefähren Lebensdauer von zwei bis drei Jahren.

Schuld daran ist die so genannte Zell-Oxidation. Durch sie wird der Innenwiderstand der Akkus erhöht, wodurch die gespeicherte Energie nicht mehr so effizient abgegeben werden kann. Da diese Zell-Oxidation auch dann stattfindet, wenn Sie den Akku gar nicht benutzen, sollte man sich davor hüten, einen Vorrat anzulegen, denn Akkus haben immer eine begrenzte Lebensdauer - und zwar völlig unabhängig vom Gebrauch.

So komisch das klingt - der größte Feind eines Akkus ist das Aufladen. In einem vollen Akku kann die Zell-Oxidation nämlich besonders gut voranschreiten. Man sollte daher darauf achten, dass der Akku nicht ständig auf 100 Prozent Kapazität gehalten wird.

Neben dem ständigen Beladen des Akkus ist das vollständige Entladen ebenso tödlich für einen Akku. Wird ein Voller Li-Ion-Akku einfach liegengelassen, entlädt er sich ebenfalls. Li-Ion-Akkus verlieren durchschnittlich 10 Prozent Ihrer Kapazität pro Monat. Ein voller Akku ist also in zehn Monaten leer. Bleibt er dann noch weiter liegen fällt die Spannung unter einen bestimmten Grenzwert, so dass der Akku nicht mehr aufgeladen werden kann. Der Kauf eines neuen Akkus ist dann nicht zu vermeiden.

Wird das Notebook längere Zeit nur am Stromnetz benutzen, sollte man den Akku auf etwa 70 Prozent der Kapazität laden und anschließend aus dem Gerät entfernen. Nach einem halben Jahr sollten Sie dann den Akku wieder auf 70 Prozent aufladen.

Viel Strom lässt sich sparen, wenn das Notebook während des mobilen Betriebs nicht ausgeschaltet, sondern auf den Standby-Modus geschaltet wird. Beim diesem wird nur der Hauptspeicher mit Strom versorgt. Alle anderen Funktionen des Notebooks werden hingegen heruntergefahren. Um in den Standby-Modus zu kommen, klappt man in der Regel einfach den Deckel zu.