Normale Batterien sind bei stromhungrigen Anwendungen wie im Blitzgerät auf Dauer einfach zu teuer. Vorteile haben sie jedoch wenn es um die Lagerfähigkeit (geringe Selbstentladung) und den Langzeiteinsatz bei geringer Beanspruchung geht, wie z. B. in Fernbedienungen. Moderne Fernbedienungen benötigen nur kurze Spitzenströme und befinden sich dann wieder im Schlafmodus. Hier lohnt sich der Einsatz von Akkus kaum, da selbst bei den modernen Akkus mit geringer Selbstentladung, diese noch um den Faktor 2-3 höher ist, als bei guten Alkali-Mangan Batterien. Zudem ist die Zellspannung bei Akkus geringer als bei Batterien, sodass der die Fernbedienung häufig früher den Dienst quittiert, als bei herkömmlichen Batterien, obwohl der Akku noch über reichlich Restkapazität verfügt.
Da ich es mal etwas genauer wissen wollte, habe ich drei verschiedene Akkus mit einer sogenannten “Elektronischen Last” (auch Dummyload, Stromsenke, Electronic Load oder Powersink genannt) kontrolliert entladen. Die Elektronische Last kann so eingestellt werden, dass immer der gleiche Strom fließt, egal wie sehr die Spannung der Zelle sinkt. Die so entnommene Leistung wird einfach in Wärme umgesetzt, weshalb auch ein kleiner Lüfter auf dem Gerät montiert ist. Mit diesem kleinen Messgerät kann man nicht nur die Kapazität von Akkus, Batterien und Powerbanks messen, sondern auch den Ausgangsstrom kleinerer Netzteile oder Ladegeräte. Man kann damit Quellen mit bis zu 20 Volt Ausgangsspannung und einem maximalen Strom von 3 Ampere. Die maximale Gesamtbelastung liegt bei 20 Watt. Wer Hochleistungs-LiPo-Akkus für Copter mit 25 C messen will, braucht natürlich eine andere Lösung. Mit knapp 20 Euro inkl. Versand aus China ist das Teil sehr erschwinglich. Man könnte sich so einen Kapazitätstester für Akkus auch mit einem Arduino zusammenbauen, aber nicht für diesen Preis. Eine etwas “highendigere” Version einer solchen Messanordnung mit entsprechenden Messgeräten und National Instruments LabView als Visualisierungssoftware, werde ich demnächst mal zeigen.
Laut Datenblätter der Akkuhersteller wird die Nennkapazität, die auf dem Akku aufgedruckt ist, bei einer konstanten Entladung mit 0,2 C gemessen. “C” ist das bei Nennkapazität. Im Fall der Eneloop und Amazon Basics Akkus also 1900 Milliamperestunden. 0,2 sind also ein Fünftel von 1900 = 380. Die Akkus müssen also mit einem konstanten Strom von 380 Milliampere (mA) entladen werden. Nun muss man noch festlegen, bis wann man eigentlich entladen möchte. Auch dazu geben die Hersteller einen Wert an, die sog. Ladeschlussspannung oder engl. “Cutoff Voltage”. Diese liegt bei 1,0 Volt. Wir messen also so lange, bis die Spannung am Akku unter 1,0 Volt sinkt.
Da die Elektronische Last per USB mit dem Rechner verbunden ist, kann ich sowohl den Entladestrom, als auch Ladeschlussspannung vorgeben. Die gemessene Kapazität in mAh und Milliwattstunden wird automatisch berechnet und die Entladung mit einer Entladungskurve visualisiert.
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Ich wollte nicht absolut frische Akkus aus der Verpackung prüfen sondern wissen, wie es eigentlich um Akkus bestellt ist, die schon einige Zeit im Einsatz sind. Dazu habe ich Testakkus gemessen, die bereits ein halbes Jahr im Einsatz waren und jeweils 20-mal mit einem Technoline BC700 Ladegerät geladen wurden. Ein gutes Ladegerät, das die Akkus bei der Ladung einzeln überwacht, ist übrigens sehr wichtig, da nur damit die optimale Kapazität und Lebensdauer gewährleistet wird. Die Akkus kamen 30 Minuten nach dem Laden in den Tester. Natürlich habe ich von jeder Marke nicht nur eine Zelle gemessen, sondern jeweils 4 Stück bei 23 Grad Umgebungstemperatur. Diese lagen übrigens innerhalb der Marken erstaunlich nah beieinander.
Panasonic Eneloop#
Die Eneloops lieferten bei 0,2 C Entladung eine gemessene Kapazität von max. 1862 mAh. Im niedrigsten Fall waren es 1810 mAh. Sie liegen damit auch ein halbes Jahr und 20 Ladungen später nahe an der angegebenen Nennkapazität von 1900 mAh. Die rote Linie zeigt den konstanten Entladestrom an (rechte Y-Skala). Die blaue Linie den Spannungsverlauf (linke Y-Skala) über den Entladungszeitraum (horizontale Achse)
Amazon Basics Akku#
Die Amazon Basics waren mit 1874 mAh praktisch gleichauf mit den Eneloops. Der niedrigste Messwert lag bei 1845 mAh. Die Leistungsausbeute war minimal geringer als bei den Eneloops, da die Durchschnittsspannung auch um 0,02 Volt niedriger lag. Das kann man allerdings auch im Bereich der Messfehler verorten und das spielt in der Praxis keine Rolle. Interessant ist die praktisch identische Enladungskurve beider Akkus.
Der Akku aus dem Discounter von Aldi Süd#
Die günstigen Akkus (4er Pack für 3,99 Euro!) von Aldi Süd kamen in keinem Fall auf die aufgedruckte Nennkapazität von 2500 mAh. Bei 2100 mAh war bei der besten Zelle Schluss. Die schlechteste Zelle gab bei 2078 mAh auf. Allerdings darf man nicht vergessen, dass diese weniger als die Hälfte eines 4er Satzes Eneloops kosten. Da der Discounter-Akku mit 2500 mAh angegeben ist, habe ich ihn zusätzlich auch mit 0,5 A (die 0,2 C bei einem 2500 mAh Akku sind ja 0,5 Ampere) gemessen. Die Kapazität war damit annähernd gleich.
Fazit#
Es handelt sich bei meinen Messungen um keinen hochwissenschaftlichen Test. Durch die mehrfachen Messungen ist aber eine gewisse Reproduzierbarkeit gegeben und mein kleines Messgerät selbst konnte ich mit einer Referenzmessung auf 1,5% Genauigkeit spezifizieren.
Es gab immer wieder Spekulationen, ob es sich bei den Amazon Basics Akkus um umgelabelte Eneloop Akkus oder um Ausschussware von Panasonic handeln würde. Grundsätzlich ist die Kapazität absolut vergleichbar und auch die Entladecharakteristik ähnelt sich sehr. Wichtig ist letztendlich aber nur, dass die Amazon Akkus die gleiche Leistung zu einem etwas günstigeren Preis liefern. Meine ältesten Amazon Basics sind 2 Jahre alt und ich kann bislang keine Ausfälle verzeichnen.
Auch die Akkus aus dem Discounter sind haltbar, wenngleich sie (in meinem Fall) nicht (mehr) die angegebene Kapazität haben. Ich werde bei einer der nächsten Aktionen von Aldi Süd einen frischen Satz kaufen und noch einmal testen. Preislich sind sie unschlagbar.
In einem weiteren Test werde ich die Selbstentladung der Akkus testen. Dazu steht jetzt jeweils ein Satz frisch geladen im Regal und in 4 Wochen werde ich sehen, wie viel Kapazität verloren haben.