Frank
2004-06-24, 01:33:14
Akkus und deren Handhabung
Ziel dieser Zusammenfassung ist es unter anderem, Tips zur Behandlung von Akkus zu geben. Natürlich wollen wir dabei wenigstens etwas in die Tiefe gehen und vor allem an erster Stelle klären, was einen Akku überhaupt ausmacht:
1. Leistungsdaten
Reden wir bei Notebooks von Akkus, dann meinen wir in erster Linie natürlich diesen kleinen rechteckigen Kasten - dem Akkupack. Dieser besteht aus mehreren Zellen - meist 4 bis 12 Stück, welche unterschiedlich miteinander verschaltet werden können. Li-Ion Zellen liefern grundsätzlich 3.6 Volt. Üblicherweise erwarten wir bei den Spannungen der Akkupacks also Vielfache davon: oft sind es 10.8 oder 14.4 Volt. Die zweite Meßgröße, welch eine Zelle ausmacht, ist die Kapazität gemessen in Amperestunden. Diese ist beispielsweise abhängig von den eigentlichen Ausmaßen/Gewicht. Um mal ein Beispiel zu benennen: Panasonic Rundzelle CGR18650 mit 3.6V und 2.0Ah - sehr häufig verwendet (aktuell mit etwas höheren Kapazitäten). Nehmen wir diese als Grundlage für einen Akkupack, können wir zum Beispiel aus 6 Zellen zwei Blocks - bestehend aus jeweils drei parallel verschaltete Zellen - in Reihe verbinden. Das ergibt dann unsere 3.6 Volt x 3 für die Spannung und 2.0 Ah x 2 für die Kapazität: 10.8V und 4.0Ah. Reden wir von der Kapazität eines Akkupacks, dann meinen wir aber nicht die Kapazität der Zellen sondern die Gesamtleistung. Man spricht auch von der Arbeit des elektrischen Stromes. Diese ergibt sich aus dem Produkt von Spannung, Stromstärke und Zeit: es ist von der Wattstunde: Wh die Rede. In unserem Fall hätte der Akkupack eine Kapazität von 43.2 Wh - im Klartext: hängen wir einen Verbraucher mit 43.2 Watt an diesen Akku, dann gehen nach einer Stunde im wahrsten Sinne des Wortes die Lichter aus. Mit beispielsweise 8 Watt wäre dies erst nach 5 Stunden und 24 Minuten der Fall. Doch über die Jahre findet auch ein Alterungsprozess statt. Deswegen wäre für unser Beispiel des neu zusammengestellten Akkus auch noch entscheidend, wann unsere 6 Zellen überhaupt produziert worden sind. (dazu später)
Dazu ein Bild:
http://home.arcor.de/schoenste_wg/frank/artikel_3dcf/nb_watt/akku1.PNG
Wichtige Kennzeichen eines neuen Akkupacks: Kapazität (Wh) und das Produktionsdatum.
2. Benutzung und Kapazitätsverluste
Warum war das oben angesprochene Frabrikationdatum nicht gerade unwesentlich? Das hat den Grund, das die Akkus von Start weg altern: die Rede ist von der sogenannten Zelloxidation. Die Fähigkeit der Elektroden in der Zelle Lithium Ionen einzulagern, nimmt damit stetig ab - die Kapazität sinkt. Dieser Prozess läßt sich durch eine warme und volle Lagerung beschleunigen. Also genau das, was die Akkupacks im Notebook normalerweise aushalten müssen: Neben ständig wärmender Festplatte und gut durchheizender CPU steigt zwangsläufig auch die Gesamttemperatur des gesamten Gehäuses und damit auch irgendwann die der Zellen im Akkupack. Ist jener dann noch voll geladen, bedeutet das bei unveränderter Handhabung den vorzeitigen Tod. Oft reicht dann schon eine einzelne Zelle, um den gesamten Akkupack unbrauchbar zu machen: plötzlich eintretende große Prozentsprünge in der Ladung des Akkus können so ein Indikator sein. Was man dagegen tun kann: Sobald das Notebook länger am Netz ist: Akku entnehmen. Nicht unbedingt bei 100%, sondern eher im Bereich 30-60%. Zusätzlich ihn natürlich nicht in die Sonne legen, sondern bei normal kühler Zimmertemperatur lagern. Dann vor der nächsten Benutzung aufladen und es kann es losgehen - ohne Netzteil...! Doch nicht nur die Wärme im Notebook schadet dem Akku, sondern auch eine schlechte Ladeelektronik. Jene hält den Akku am Netz fortwährend brav bei 100%. Die Folge daraus sind ständige kleine Ladezyklen, welche zusätzliches Gift sein können. Doch wieso werden die Zellen dann ständig geladen? Ganz einfach: weil sie sich selbst permanent entladen. Das kann pro Tag durchaus ein Prozent oder mehr sein. Intelligente Ladeelektroniken laden deswegen den Akkupack über 95% sowieso nicht auf, denn die eigentliche Zyklenzahl schlägt sich natürlich genauso negativ auf die Alterung aus (Herstellerangaben/allgemeines Credo: max 500-1000 Zyklen). Nun wird sich der gemeine Leser denken, seinen Akku doch ausschliesslich immer von 100% auf 0% zu benutzen und so weiter... Dies ist zwar für eine sogenannte Kalibrierung des Akkus recht sinnvoll - aber nicht auf Dauer. Beachten sollte man, dass solche "vollen" Zyklen nicht bei den 0% Schluss machen, welche die Elekronik des Akkus denn im Gedächtnis hat, sondern bei echten 0%. (Hier jetzt übrigens einen Akku einzulagern wäre genauso Gift, da es dann zu einer Tiefentladung kommt.) Diese Werte können durchaus um einiges divergieren. Der Persönliche Rekord liegt bei 2h Nutzung bei angeblichen 0% Ladestand (war ein AtelcoHausmarke Notebook). Eine Kalibrierung bringt also nicht nur müde Zellen etwas auf Trab, sondern eicht auch mal die ein oder andere Ladeelektronik. Warum man nicht alle Zyklen auf diese Art ausfallen lassen sollte, zeigte sich auch schon bei NiMH Zellen: ständiges Benutzen der Entladetaste vor einer Aufladung bringt ebenso die Alterung ordentlich auf Trab. Jedoch stocken genauso die Miniladungen das Zyklenkonto leidlich auf. Den Mittelweg sollte jeder für sich selbst finden und entsprechen die elemetarsten Grundregeln der Handhabung beachten.
Hier noch ein Beispiel:
http://home.arcor.de/schoenste_wg/frank/artikel_3dcf/nb_watt/akku2.PNG
Die augelesenen Daten einer Ladeelektronik: Hier im Beispiel läuft das Notebook derzeit im Akkubetrieb. Findet man nun eine Steckdose, wäre es sinnvoller beide Akkus zu entnehmen. Auch wenn Battery 1 die 95% Grenze für eine mögliche Aufladung noch nicht unterschritten hat, so schadet ihr auf Dauer dann doch die Wärme des Notebooks. Für Battery 2 wäre der Zyklus zu kurz. Die FullCharge Kapazität liegt etwa 3 Wh unter der Design Kapazität. Diese wird pro Ladezyklus nicht nur neu berechnet, sondern man kann sie auch postiv durch eine Kalibrierung: 100-0-100-0...% Zyklen beeinflussen - das Ganze natürlich nur in einem gewissen Rahmen.
Anregungen, Ergänzungen, Korrekturen einfach posten... :)
Ziel dieser Zusammenfassung ist es unter anderem, Tips zur Behandlung von Akkus zu geben. Natürlich wollen wir dabei wenigstens etwas in die Tiefe gehen und vor allem an erster Stelle klären, was einen Akku überhaupt ausmacht:
1. Leistungsdaten
Reden wir bei Notebooks von Akkus, dann meinen wir in erster Linie natürlich diesen kleinen rechteckigen Kasten - dem Akkupack. Dieser besteht aus mehreren Zellen - meist 4 bis 12 Stück, welche unterschiedlich miteinander verschaltet werden können. Li-Ion Zellen liefern grundsätzlich 3.6 Volt. Üblicherweise erwarten wir bei den Spannungen der Akkupacks also Vielfache davon: oft sind es 10.8 oder 14.4 Volt. Die zweite Meßgröße, welch eine Zelle ausmacht, ist die Kapazität gemessen in Amperestunden. Diese ist beispielsweise abhängig von den eigentlichen Ausmaßen/Gewicht. Um mal ein Beispiel zu benennen: Panasonic Rundzelle CGR18650 mit 3.6V und 2.0Ah - sehr häufig verwendet (aktuell mit etwas höheren Kapazitäten). Nehmen wir diese als Grundlage für einen Akkupack, können wir zum Beispiel aus 6 Zellen zwei Blocks - bestehend aus jeweils drei parallel verschaltete Zellen - in Reihe verbinden. Das ergibt dann unsere 3.6 Volt x 3 für die Spannung und 2.0 Ah x 2 für die Kapazität: 10.8V und 4.0Ah. Reden wir von der Kapazität eines Akkupacks, dann meinen wir aber nicht die Kapazität der Zellen sondern die Gesamtleistung. Man spricht auch von der Arbeit des elektrischen Stromes. Diese ergibt sich aus dem Produkt von Spannung, Stromstärke und Zeit: es ist von der Wattstunde: Wh die Rede. In unserem Fall hätte der Akkupack eine Kapazität von 43.2 Wh - im Klartext: hängen wir einen Verbraucher mit 43.2 Watt an diesen Akku, dann gehen nach einer Stunde im wahrsten Sinne des Wortes die Lichter aus. Mit beispielsweise 8 Watt wäre dies erst nach 5 Stunden und 24 Minuten der Fall. Doch über die Jahre findet auch ein Alterungsprozess statt. Deswegen wäre für unser Beispiel des neu zusammengestellten Akkus auch noch entscheidend, wann unsere 6 Zellen überhaupt produziert worden sind. (dazu später)
Dazu ein Bild:
http://home.arcor.de/schoenste_wg/frank/artikel_3dcf/nb_watt/akku1.PNG
Wichtige Kennzeichen eines neuen Akkupacks: Kapazität (Wh) und das Produktionsdatum.
2. Benutzung und Kapazitätsverluste
Warum war das oben angesprochene Frabrikationdatum nicht gerade unwesentlich? Das hat den Grund, das die Akkus von Start weg altern: die Rede ist von der sogenannten Zelloxidation. Die Fähigkeit der Elektroden in der Zelle Lithium Ionen einzulagern, nimmt damit stetig ab - die Kapazität sinkt. Dieser Prozess läßt sich durch eine warme und volle Lagerung beschleunigen. Also genau das, was die Akkupacks im Notebook normalerweise aushalten müssen: Neben ständig wärmender Festplatte und gut durchheizender CPU steigt zwangsläufig auch die Gesamttemperatur des gesamten Gehäuses und damit auch irgendwann die der Zellen im Akkupack. Ist jener dann noch voll geladen, bedeutet das bei unveränderter Handhabung den vorzeitigen Tod. Oft reicht dann schon eine einzelne Zelle, um den gesamten Akkupack unbrauchbar zu machen: plötzlich eintretende große Prozentsprünge in der Ladung des Akkus können so ein Indikator sein. Was man dagegen tun kann: Sobald das Notebook länger am Netz ist: Akku entnehmen. Nicht unbedingt bei 100%, sondern eher im Bereich 30-60%. Zusätzlich ihn natürlich nicht in die Sonne legen, sondern bei normal kühler Zimmertemperatur lagern. Dann vor der nächsten Benutzung aufladen und es kann es losgehen - ohne Netzteil...! Doch nicht nur die Wärme im Notebook schadet dem Akku, sondern auch eine schlechte Ladeelektronik. Jene hält den Akku am Netz fortwährend brav bei 100%. Die Folge daraus sind ständige kleine Ladezyklen, welche zusätzliches Gift sein können. Doch wieso werden die Zellen dann ständig geladen? Ganz einfach: weil sie sich selbst permanent entladen. Das kann pro Tag durchaus ein Prozent oder mehr sein. Intelligente Ladeelektroniken laden deswegen den Akkupack über 95% sowieso nicht auf, denn die eigentliche Zyklenzahl schlägt sich natürlich genauso negativ auf die Alterung aus (Herstellerangaben/allgemeines Credo: max 500-1000 Zyklen). Nun wird sich der gemeine Leser denken, seinen Akku doch ausschliesslich immer von 100% auf 0% zu benutzen und so weiter... Dies ist zwar für eine sogenannte Kalibrierung des Akkus recht sinnvoll - aber nicht auf Dauer. Beachten sollte man, dass solche "vollen" Zyklen nicht bei den 0% Schluss machen, welche die Elekronik des Akkus denn im Gedächtnis hat, sondern bei echten 0%. (Hier jetzt übrigens einen Akku einzulagern wäre genauso Gift, da es dann zu einer Tiefentladung kommt.) Diese Werte können durchaus um einiges divergieren. Der Persönliche Rekord liegt bei 2h Nutzung bei angeblichen 0% Ladestand (war ein AtelcoHausmarke Notebook). Eine Kalibrierung bringt also nicht nur müde Zellen etwas auf Trab, sondern eicht auch mal die ein oder andere Ladeelektronik. Warum man nicht alle Zyklen auf diese Art ausfallen lassen sollte, zeigte sich auch schon bei NiMH Zellen: ständiges Benutzen der Entladetaste vor einer Aufladung bringt ebenso die Alterung ordentlich auf Trab. Jedoch stocken genauso die Miniladungen das Zyklenkonto leidlich auf. Den Mittelweg sollte jeder für sich selbst finden und entsprechen die elemetarsten Grundregeln der Handhabung beachten.
Hier noch ein Beispiel:
http://home.arcor.de/schoenste_wg/frank/artikel_3dcf/nb_watt/akku2.PNG
Die augelesenen Daten einer Ladeelektronik: Hier im Beispiel läuft das Notebook derzeit im Akkubetrieb. Findet man nun eine Steckdose, wäre es sinnvoller beide Akkus zu entnehmen. Auch wenn Battery 1 die 95% Grenze für eine mögliche Aufladung noch nicht unterschritten hat, so schadet ihr auf Dauer dann doch die Wärme des Notebooks. Für Battery 2 wäre der Zyklus zu kurz. Die FullCharge Kapazität liegt etwa 3 Wh unter der Design Kapazität. Diese wird pro Ladezyklus nicht nur neu berechnet, sondern man kann sie auch postiv durch eine Kalibrierung: 100-0-100-0...% Zyklen beeinflussen - das Ganze natürlich nur in einem gewissen Rahmen.
Anregungen, Ergänzungen, Korrekturen einfach posten... :)