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Tablet, Smartphone oder Elektro-Roller – die meisten mobilen Elektrogeräte werden heutzutage mit Lithium-Ionen-Akkus betrieben. Doch auch viele betrieblich genutzte Elektrogeräte sind mit Lithium-Ionen-Akkus ausgestattet, wie z. B. Akku-Umreifungsgeräte, Elektro-Kehrmaschinen oder Lithium-Ionen-Hubwagen.
Obwohl Lithium-Ionen-Akkus leistungsfähige Batterien mit langer Lebensdauer sind, haben auch sie eine maximale Anzahl an Ladezyklen: ist diese erreicht, nimmt die Kapazität der Akkus ab. Die Akku-Kapazität zu messen, kann deshalb ein wichtiger Hinweis darauf sein, wie es um den Zustand des jeweiligen Akkus bestellt ist. Hierfür kommen unterschiedliche Messmethoden infrage. Welche das sind und welche Geräte Sie hierfür benötigen, lesen Sie in unserem Ratgeber.
Bevor Sie die Batterie-Kapazität messen: Wissenswertes zu Lithium-Ionen-Akkus
Li-Ionen-Akkus verfügen über viele Vorteile: Durch ihre hohe Energiedichte sind sie besonders leistungsstark und Lithium-Ionen-Akkus zu laden ist nicht nur einfach und schnell, sondern auch für Zwischenladungen möglich. Abweichend von anderen Batterietechnologien wie z. B. Blei-Säure-Akkus, sind Lithium-Ionen-Akkus außerdem kaum vom Memory-Effekt betroffen: Das heißt, dass ihre Kapazität mit fortschreitender Lebensdauer langsamer abnimmt als bei anderen Batterietypen – und die Akkus somit länger mit voller Kapazität im Einsatz bleiben.
Kapazität = Der Begriff bezeichnet die Energiemenge, die ein Akku speichern und bereitstellen kann. Für die Praxis gibt der Wert an, wie lange ein elektronisches Gerät mit Batteriebetrieb bei einer bestimmten Stromstärke arbeiten kann. Energieintensive Akku-Elektrogeräte sollten daher einen Akku mit einer möglichst hohen Kapazität nutzen. Die Kapazität wird in Milliamperestunden (mAh) gemessen.
Akku-Kapazität messen: diese Geräte geben Auskunft
Um die Akku-Kapazität zu messen, gibt es verschiedene Geräte und Messmethoden. Welches Gerät oder welche Methode geeignet ist, hängt aber von verschiedenen Faktoren ab: Einfluss darauf haben unter anderem der Batterietyp, die erforderliche Genauigkeit, das verfügbare Budget für die Messung sowie die Komplexität des Akkusystems.
| Messgerät bzw. Messmethode | Details |
|---|---|
| Batteriecomputer | Ein Batteriecomputer kann die Kapazität der Batterie umfangreich und relativ exakt messen. Dazu werden die Geräte dauerhaft installiert und haben somit permanent Zugriff auf den Akku. Die Geräte überwachen den Akku auch im aktiven Leistungsmodus und errechnen aus den gemessenen Daten unter anderem die Batterie-Kapazität. Zusätzlich gibt das Gerät auch Daten wie die Leistung, die Restlaufzeit oder den Ladezustand eines Akkus an. |
| Akku-Apps | Speziell für Smartphones und smarte Elektrogeräte sind Apps verfügbar, die die Akku-Kapazität messen und Auskunft über den Zustand der Gerätebatterie geben. Je nach App kann die Datengenauigkeit und der Datenumfang der Analysetools jedoch abweichen. Zusätzlich muss der Akku für eine solche Anbindung über Bluetooth ausgelegt sein. Für die Anforderungen von Industriebetrieben oder der gewerblichen Nutzung von Elektrogeräten sind die Anwendungen meist nicht ausgelegt. |
Sowohl Batteriecomputer als auch Akku-Apps sind dazu geeignet, die Akku-Kapazität im laufenden Betrieb abzuschätzen und müssen dafür im Betriebsmodus angeschlossen sein. Die einzige Methode, die Akku-Kapazität sicher und genau zu messen, sind aber Lade- und Entladetests oder spezielle Geräte zur Impedanzmessung. Die Akku-Kapazität mit diesen Methoden zu messen, ist jedoch aufwendig und erfordert eine spezielle Ausrüstung: Meist werden die Messungen an professionellen Prüfständen vorgenommen.
Verfahrens- und Vorsichtsmaßnahmen beim Messen der Akku-Kapazität
Lithium-Ionen-Akkus können bei unsachgemäßer Handhabung ein Sicherheitsrisiko darstellen. Um die Batterie-Kapazität sicher und mit verlässlichen Ergebnissen zu messen, sind daher einige Maßnahmen zu beachten.
- Entladungstiefe: Bei Messmethoden, die mit Ladung und Entladung arbeiten, sollte eine Tiefentladung der Lithium-Ionen-Akkus vermieden werden.
- Temperatur: Idealerweise sollte die Messung bei Raumtemperatur durchgeführt werden.
- Messgerät: Zur Akku-Kapazitätsmessung sollte immer ein Messgerät verwendet werden, das für die Messung von Lithium-Ionen-Akkus ausgelegt ist, z. B. Batteriecomputer oder Lade-/Entladegeräte für Lithium-Ionen-Akkus.
- Kalibrierung: Für exakte Messergebnisse sollte das Messgerät regelmäßig kalibriert werden.
Was sagen die Messergebnisse über den Zustand des Akkus aus?
Wenn Sie die Kapazität eines Lithium-Ionen-Akkus messen, können von den Messergebnissen ausgehend verschiedene Aussagen über den Zustand des Akkus getroffen werden. Hierbei ist vor allem ein Vergleich der Nennkapazität (Herstellerangabe) mit der gemessenen Kapazität sinnvoll.
Ist das Messergebnis nahe oder gleich der Nennkapazität, befindet sich der Akku in einem guten und leistungsfähigen Zustand. Liegt der Messwert unter der Nennkapazität, kann das auf eine fortgeschrittene Alterung des Akkus oder eine unsachgemäße Nutzung oder Lagerung hinweisen. Schwanken die Messergebnisse hingegen stark, muss gegebenenfalls von einem Defekt des Akkus oder des Messgeräts ausgegangen werden. Beides sollte von einer sachverständigen Person überprüft werden.
Warum ist es wichtig, die Akku-Kapazität von Lithium-Ionen-Akkus regelmäßig zu messen?
Die Batterie-Kapazität regelmäßig zu messen, kann für Industriebetriebe, Werkstätten und andere Branchen, in denen mit batteriebetriebenen Elektrogeräten gearbeitet wird, viele Vorteile bieten:
| Vorteile Akku-Kapazitätsmessung | Details |
|---|---|
| Vorausschauende Wartung | Die Akku-Kapazität zu messen, gibt Aufschluss über den aktuellen Zustand der Lithium-Ionen-Akkus. Eine abnehmende Kapazität kann ein Zeichen für Alterung oder mögliche Defekte sein. Durch regelmäßige Messungen können Probleme frühzeitig erkannt und behoben werden, bevor es zu Ausfällen, ineffizienter Nutzung oder Leistungseinbußen kommt. Das ermöglicht eine vorausschauende Wartung und verhindert kostenintensive Standzeiten. |
| Betriebssicherheit | Alternde oder sogar defekte Lithium-Ionen-Akkus können ein Sicherheitsrisiko darstellen. Die Akku-Kapazität regelmäßig zu messen, hilft dabei, solche Risiken frühzeitig zu erkennen und entsprechende Maßnahmen zu ergreifen, um die Sicherheit am Arbeitsplatz zu gewährleisten. |
| Lebensdaueroptimierung | Durch die Überwachung der Kapazität und die Anpassung der Lade- und Entladezyklen kann die Lebensdauer der Akkus verlängert werden. Das reduziert langfristig die Kosten für Ersatzbeschaffungen von Lithium-Ionen-Akkus. |
Welche Faktoren beeinflussen die Akku-Kapazität von Lithium-Ionen-Akkus?
Die Höhe der Batterie-Kapazität ist herstellerseitig festgelegt und geht von Idealbedingungen aus. In der Praxis kann die Kapazität von Lithium-Ionen-Batterien jedoch von mehreren Faktoren beeinflusst sein.
- Lithium-Ionen-Akku laden: Auch wenn Lithium-Ionen-Akkus kaum vom Memory-Effekt betroffen sind, ist auch dieser Batterietyp vor der chemischen Alterung nicht gefeit. Durch häufiges Zwischen- oder Kurzladen wird der Alterungsprozess beschleunigt und kann auch Auswirkungen auf die Akku-Kapazität haben. In der Praxis ist es meist sinnvoll, die Akkus nach Bedarf zu laden, anstatt strikte Ladezyklen einzuhalten. Wichtig ist hierbei, eine Überladung zu vermeiden, da dies die Akkus schädigen kann.
- Tiefentladung: Lithium-Ionen-Akkus können durch Tiefentladungen – etwa durch eine falsche Lagerung – irreversibel beschädigt und unbrauchbar werden. Daher ist es wichtig, die Akkus nicht vollständig zu entladen und sie bei längerer Lagerung auf einem mittleren Ladezustand (ca. 40–60 %) zu halten. Eine Lagerung in Akku-Ladeschränken ist hierfür sinnvoll.
- Lithium-Ionen-Akkus lagern: Die Akkus sollten in trockenen Lagerumgebungen und bei vom Hersteller empfohlenen Temperaturen gelagert werden. Wichtig ist bei der Lagerung auch der Schutz vor direkter Sonneneinstrahlung und extremen Temperaturschwankungen.
- Verbrauch: Wie lange ein Akku Energie speichern und bereitstellen kann, hängt auch immer vom Leistungsanspruch des angeschlossenen Elektrogeräts ab. Wird dieses häufiger mit energieintensiven Anwendungen eingesetzt, muss der Akku schneller wieder aufgeladen werden. Die Akkus sollten immer entsprechend den Anforderungen der jeweiligen Anwendung ausgewählt werden.
FAQ zum Messen der Akku-Kapazität von Lithium-Ionen-Akkus
Die Spannung misst den aktuellen Batterie-Ladezustand. Die Kapazität hingegen beschreibt die gesamte Energiemenge, die ein Akku speichern kann. Eine hohe Spannung bedeutet nicht zwangsläufig eine hohe Kapazität, da die Spannung im Laufe der Entladung abnimmt, während die Kapazität konstant bleibt.
Die Messgenauigkeit der Akku-Kapazität kann durch verschiedene Faktoren beeinflusst werden, unter anderem:
• Temperatur: Sehr hohe oder niedrige Temperaturen können die Messergebnisse verfälschen.
• Ladezustand: Die Akku-Kapazität bei unterschiedlichen Ladezuständen zu messen, kann zu abweichenden und weniger belastbaren Ergebnissen führen.
• Messmethode: Je nach Messmethode und -gerät kann die Genauigkeit variieren.
Einfache Messungen mit einem Multimeter können Sie selbst durchführen. Für Akku-Kapazitätsmessungen in Industriebereichen oder bei speziellen Anforderungen ist das Hinzuziehen einer sachverständigen Person jedoch sinnvoller.
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