Toller 9V Batterietest, Technologievergleich: Alkaline vs Ni-MH vs Li-Ion, was ist das Beste?

Produktpräsentation, Testzweck

Für die Prüfung haben wir bekannte, bewährte und für ihre Qualität geschätzte 9V-Akkus und Batterien ausgewählt. Sie wurden in verschiedenen Technologien hergestellt. Wir hoffen, dass die Ergebnisse es Ihnen ermöglichen, die richtige Lösung für Ihr Gerät zu wählen.
Welche Batterie, mit welcher Chemie hält am längsten? Welcher gibt die meiste Energie ab? Bietet eine Alkaline-Batterie eine höhere Spannung als wiederaufladbare Batterien? Die Antwort auf all das finden Sie in unserem Test.

Vergleicht man die rohen technischen Daten, gewinnt man den Eindruck, dass eine Alkaline-Batterie Akkus mit einer höheren Kapazität und einer höheren Nennspannung überlegen ist, also am längsten/zuverlässigsten halten sollte - sind Sie sicher?

Prüfverfahren

Wir haben 4 Stück zum Testen verwendet. von Alkaline-Batterien und je einer wiederaufladbaren Batterie. Die Batterien vor den Tests wurden durch 3-faches vollständiges Laden und Entladen gebildet.
Die Tests bestanden aus der Entladung bei Raumtemperatur mit Strömen: 50 mA, 100 mA, 200 mA und 500 mA. Die Messunsicherheit in unserem Test lag bei 2%.
Auf Basis der aufgezeichneten Messungen wurden die Kapazität [mAh], Energie [mWh], Innenwiderstand [mOhm] aller Zellen berechnet.
Als Tiefentladungsschwelle haben wir den Wert von 4V eingestellt - das ist die Grenzspannung, bei der viele Multimeter nicht arbeiten usw.

Test Nr. 1 - 50 mA Entladung

Ein Strom von 50 mA ist ein moderater Wert für eine 9-V-Batterie. Viele Geräte in einem Impuls benötigen höhere Werte, aber in vielen Anwendungen (die meisten elektronischen Multimeter) ist der Bedarf viel geringer. Wir haben entschieden, dass dies ein guter Ausgangspunkt für weitere anspruchsvollere Tests ist.

Zunächst die nackten Ergebnisse - wir erinnern Sie daran, dass die Grenzentladungsschwelle eine Spannung von 4,0 V erreichte.

Fassungsvermögen:
1. Alkaline-Batterie: 598mAh
2. Li-Ionen-Akku: 530mAh
3. Wiederaufladbares Ni-MH 280: 316mAh
4. Wiederaufladbares Ni-MH 175: 196mAh

Energie:
1. Alkaline-Batterie: 4331 mWh
2. Li-Ionen-Akku: 3946 mWh
3. Wiederaufladbares Ni-MH 280: 2731 mWh
4. Wiederaufladbares Ni-MH 175: 1719 mWh

Beachten Sie, dass die Alkaline-Batterie zwar definitiv im Kapazitätstest gewinnt, aber nicht so überzeugend ist, wenn wir die angesammelte mWh-Energie berücksichtigen.
Die mAh-Kapazität ist eine Einheit, die nur für Zellen mit genau der gleichen Ausgangsspannung verglichen werden sollte, die in der gleichen Technologie hergestellt wurden - ihr Wert wird während des Betriebs nicht durch die Batteriespannung beeinflusst. Die tatsächliche Batterieleistung wird viel genauer durch die in mWh ausgedrückte Energie bestimmt - ihr Wert berücksichtigt die Ausgangsspannung einer bestimmten Batterie während des Betriebs.

Mittelspannung:
1. Wiederaufladbare Ni-MH 175-Batterie: 8,75 V
2. Wiederaufladbares Ni-MH 280: 8,64 V
3. Li-Ionen-Akku: 7,43 V
4. Alkaline-Batterie: 7,24 V

Es stellt sich heraus, dass die Alkaline-Batterie mit der höchsten deklarierten Nennspannung von 9V tatsächlich eine ähnliche Ausgangsspannung bietet wie eine Li-Ionen-Batterie mit 7,4 V. 
8,4V Ni-MH Akkus bieten mit Abstand die höchste Ausgangsspannung.

Letztendlich gewinnt die Alkalibatterie unter den Bedingungen einer Entladung von 50 mA bis zu einem Niveau von 4,0 V, aber wenn unser Gerät eine Spannung über 7,0 V benötigt, um zu funktionieren, würde die Alkalibatterie gegen die Li-Ionen-Batterie verlieren und mit der Ni-MH 280-Batterie nur geringfügig gewinnen. Nachfolgend finden Sie Diagramme, die die Abhängigkeit der erreichten Kapazitäts- und Energiewerte von der Spannung darstellen.

PS. Der Neugierige wird darauf hinweisen, dass die Alkaline-Batterie die einzige ist, die in diesem Test ihre angegebene Kapazität nicht erreicht hat - das liegt daran, dass der Entladestrom von 50 mA immer noch zu hoch ist, um diese Bedingung zu erfüllen. Unter einer Last von 620 Ohm erreicht die Varta Alkaline-Batterie ihre angegebene Kapazität, was mit einem Entladestrom von etwa 10 mA vergleichbar ist. Je höher die Last, desto geringer ist die nutzbare Kapazität der Alkaline-Batterie – das werden spätere Tests zeigen.

Test Nr. 2 - 100 mA Entladung

Ein Entladestrom von 100 mA  ist bei 9V Akkus noch recht moderat. Ein solcher Verbrauch ist charakteristisch für einige berührungslose Thermometer, einige Spielzeuge usw. 

Fassungsvermögen:
1. Alkaline-Batterie: 538mAh
2. Li-Ionen-Akku: 528mAh
3. Wiederaufladbares Ni-MH 280: 293mAh
4. Wiederaufladbares Ni-MH 175: 186mAh

Energie:
1. Li-Ionen-Akku: 3912 mWh
2. Alkaline-Batterie: 3782 mWh
3. Wiederaufladbares Ni-MH 280: 2508 mWh
4. Wiederaufladbares Ni-MH 175: 1601 mWh

Mittelspannung:
1. Wiederaufladbare Ni-MH 175-Batterie: 8,59 V
2. Wiederaufladbares Ni-MH 280: 8,56 V
3. Li-Ionen-Akku: 7,40 V
4. Alkaline-Batterie: 7,03 V

Eine Last von 100 mA bedeutet eine deutliche Verringerung der Kapazität von Alkaline-Batterien und einen noch größeren Verlust der gespeicherten Energie. Alle Akkus bieten hingegen sehr stabile Parameter, ähnlich denen bei 50 mA.
Es ist schwierig, eine Alkalibatterie unter 100-mA-Entladebedingungen als Gewinner zu betrachten.
Im Entladen auf 7,0V verliert die Alkaline-Batterie auch mit einer 280 mAh Ni-MH-Batterie deutlich (aufgrund der geringeren Leistungsabgabe).

Nachfolgend finden Sie Diagramme, die die Abhängigkeit der erreichten Kapazitäts- und Energiewerte von der Spannung darstellen.

Test Nr. 3 - 200 mA Entladung

Ein Entladestrom von 200 mA ist für eine 9V-Batterie bereits recht anspruchsvolle Bedingungen. Es sind aber immer noch Geräte im Einsatz, die einen noch höheren temporären Energiebedarf haben – z.B. Paintball-Zubehör, etc.

Fassungsvermögen:
1. Li-Ionen-Akku: 526mAh
2. Alkaline-Batterie: 465mAh
3. Wiederaufladbares Ni-MH 280: 288mAh
4. Wiederaufladbares Ni-MH 175: 186mAh

Energie:
1. Li-Ionen-Akku: 3854 mWh
2. Alkaline-Batterie: 3158 mWh
3. Wiederaufladbares Ni-MH 280: 2399 mWh
4. Wiederaufladbares Ni-MH 175: 1543 mWh

Mittelspannung:
1. Wiederaufladbares Ni-MH 280: 8,34 V
2. Wiederaufladbare Ni-MH 175-Batterie: 8,30 V
3. Li-Ionen-Akku: 7,33 V
4. Alkaline-Batterie: 6,75 V

Eine Last von 200 mA ist eine weitere Verringerung der Kapazität und der akkumulierten Energie in einer Alkalibatterie. Alle Akkus sind trotzdem sehr stabil. Es ist erwähnenswert, dass Ni-MH-Batterien eindeutig die höchste Ausgangsspannung im gesamten Feld haben.

Nachfolgend finden Sie Diagramme, die die Abhängigkeit der erreichten Kapazitäts- und Energiewerte von der Spannung darstellen.

Der Gewinner unter 200 mA Entladebedingungen ist der everActive Li-Ionen-Akku.

Wenn sie auf 7,0 V entladen wird, verliert die Alkaline-Batterie selbst an die am wenigsten leistungsfähige 175-mAh-Ni-MH-Batterie.

Prüfung Nr. 4 - 500 mA Stromentladung

Ein Entladestrom von 500 mA ist in typischen Anwendungen ein seltener Lastwert. Der Test zeigt jedoch, was die Nutzer bei den energieintensivsten Geräten erwarten können.

Fassungsvermögen:
1. Li-Ionen-Akku: 507mAh
2. Alkaline-Batterie: 378mAh
3. Wiederaufladbares Ni-MH 280: 278mAh
4. Wiederaufladbares Ni-MH 175: 182mAh

Energie:
1. Li-Ionen-Akku: 3626 mWh
2. Alkaline-Batterie: 2326 mWh
3. Wiederaufladbares Ni-MH 280: 2185 mWh
4. Wiederaufladbares Ni-MH 175: 1417 mWh

Mittelspannung:
1. Wiederaufladbares Ni-MH 280: 7,87 V
2. Wiederaufladbare Ni-MH 175-Batterie: 7,79 V
3. Li-Ionen-Akku: 7,15 V
4. Alkaline-Batterie: 6,15 V

Eine Last von 500 mA ist für eine typische Alkaline-Batterie deutlich zu viel. Alle Batterien bleiben sehr stabil. 

Nachfolgend finden Sie Diagramme, die die Abhängigkeit der erreichten Kapazitäts- und Energiewerte von der Spannung darstellen.

Der Sieger bei 500 mA Entladebedingungen bleibt der everActive Li-Ionen-Akku.

Eine Alkaline-Batterie in einem Utility-Test wäre bei einer Entladung auf 7,0 V eindeutig die schlechteste.

Test und Ergebnisse der Innenwiderstandsmessung

Weniger = Besser
Je niedriger der Widerstand, desto geringer ist der Spannungsabfall an der Batterie während des Betriebs, was sich in einem höheren Wirkungsgrad (höhere Ausgangsleistung) niederschlägt.

Befund:
1. Li-Ionen-Akku: 0,3 Ohm
2. Wiederaufladbarer Ni-MH 280-Akku: 0,87 Ohm
3. Wiederaufladbare Ni-MH 175-Batterie: 1,48 Ohm
4. Alkaline-Batterie: 2,03 Ohm

Das mit Abstand schlechteste Ergebnis der Alkaline-Batterie war auf Basis früherer Leistungstests vorhersehbar. 
Der klare Sieger – der Li-Ionen-Akku.

Warum gibt es einen solchen Unterschied in der Betriebsspannung zwischen Ni-MH-Akkus und anderen Zellen gleicher Größe?

Die Alkaline-Batterie bietet trotz ihrer Nennspannung von 9V die geringsten Ausgangsspannungspegel im gesamten Test.
Warum?

1. Bei Alkaline-Batterien ist die Nennspannung die Startspannung einer fabrikneuen Batterie, während es bei wiederaufladbaren Batterien die durchschnittliche Spannung während des Betriebs ist. Wir haben darüber im Artikel "Unterschiede zwischen Alkaline-Batterien und Ni-MH-Akkus" geschrieben.
2. Bei einer 9V-Batterie liegt der Unterschied auch an der Bauweise der Batterie selbst. Eine typische einzelne 1,2-V-Ni-MH-Batterie hat eine ähnliche Betriebsspannung wie eine 1,5-V-Alkalibatterie. Auf der anderen Seite hat eine typische 3,7-V-Li-Ionen-Batterie eine ähnliche Betriebsspannung wie 3 in Reihe geschaltete Ni-MH-Batterien oder 3 1,5-V-Alkalibatterien.
   In einer 9-V-Alkalibatterie haben wir 6 1,5-V-Zellen, die in Reihe geschaltet sind, was zu einer Spannung von 9 V führt. In Ni-MH-Batterien haben wir in der Regel eine Zelle mehr - 7 1,2-V-Zellen ergeben eine Spannung von 8,4 V - in der Praxis würde eine solche Batterie einer Alkaline-Batterie mit einer Nennspannung von 10-10,5 V entsprechen.
   Ein 9V Li-Ionen-Akku hingegen besteht aus zwei in Reihe geschalteten 3,7V-Zellen – das entspricht 6 1,5V-Alkaline-Zellen – weshalb der Li-Ionen-Akku die ähnlichsten Eigenschaften wie ein Einwegakku aufweist.
   

Testsieger

Unangefochtener Sieger des gesamten Tests unter Berücksichtigung aller Teilergebnisse ist der everActive Professional+ Lithium Li-Ionen-Akku mit einer Kapazität von 500 mAh. 
Es bietet die höchste Kompatibilität und Kompatibilität mit einer Einweg-Alkaline-Batterie und bietet gleichzeitig konsistente, ultralange Laufzeiten, unabhängig von der Anwendung. Hält auch bei hohen Lasten eine stabile, hohe Spannung aufrecht. Sie hat den geringsten Innenwiderstand aller getesteten Batterien.

Der Nachteil sind die relativ hohen Anschaffungskosten. Denken Sie jedoch daran, dass dieser Akku neben der sehr hohen Kapazität über ein integriertes Ladegerät verfügt - einen Micro-USB-Anschluss (es ist nicht der Kauf eines speziellen Ladegeräts erforderlich). Diese Batterie ist die einzige in dieser Liste, die auch über einen elektronischen Schutz gegen extreme Entladung, Überladung sowie Kurzschluss verfügt.

Für wen sind die anderen 9V Batterien und Alkaline Batterien?

Ni-MH-Batterien funktionieren aufgrund ihrer höheren Ausgangsspannung sehr gut in Geräten, die eine erhöhte Spannung benötigen, um zu funktionieren. Ihr geringer Innenwiderstand verschafft ihnen auch bei Geräten mit hohem Stromverbrauch einen Vorteil gegenüber Alkaline-Batterien.

Alkaline-Batterien funktionieren am besten mit anspruchslosen Geräten - vor allem, wenn sie zwischen dem Austausch mehrere Monate halten.

Autor: Michał Seredziński
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