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Warum funktionieren frische Ni-MH-Akkus in meinem Gerät nicht oder viel schlechter als Einwegbatterien?
Immer mehr Anwender, die dem Trend zu umweltfreundlichen Lösungen folgen, entscheiden sich dafür, Einwegbatterien, insbesondere die sogenannten AA/AAA-"Sticks", durch wiederaufladbare Batterien zu ersetzen, die mehrfach aufgeladen werden können.
Wir kaufen geräumige Ni-MH-Akkus von Marken, investieren in ein gutes Ladegerät und trotzdem funktionieren nicht alle unsere Haushaltsgeräte richtig mit der neuen Stromquelle. Was ist die Ursache, worauf ist zu achten? Wir laden Sie ein, unseren praktischen Leitfaden zu lesen.
Bevor Sie diesen Artikel lesen, lohnt es sich, noch einmal zu unseren vorherigen Beiträgen "Was sind die Unterschiede zwischen einem 1,2V Ni-MH Akku und einer 1,5V Alkaline Batterie?" und "Batterien oder Akkus - die Wahl hängt vom Gerät ab!”
Wie Sie aus unseren Veröffentlichungen wissen, verträgt sich die überwiegende Mehrheit der Geräte sehr gut und funktioniert problemlos mit Ni-MH-Akkus. Diese wiederaufladbaren Batterien bieten während des Betriebs eine ähnliche Spannung und sind mit der Größe typischer Batterien kompatibel.
In sehr seltenen Fällen kommt es jedoch vor, dass die Geräte mit Ni-MH Akkus nicht richtig funktionieren und sogar nicht starten wollen.
Im Folgenden beschreiben wir die typischsten Szenarien, in denen selbst frische Batterien nicht sehr effektiv arbeiten.
Zusätzlich zu den unten beschriebenen spezifischen Situationen sollten wir, um die maximale Zuverlässigkeit frisch installierter Batterien zu gewährleisten:
- Laden Sie sie vor dem ersten Gebrauch auf - auch wenn es sich um völlig neue "gebrauchsfertige" Batterien handelt, hilft der Ausgleich des Ladezustands vor dem Gebrauch, spätere Probleme mit zu tiefer Entladung und schneller Degradation frischer Zellen zu vermeiden,
- Vermeiden Sie das Mischen verschiedener wiederaufladbarer Batterien mit unterschiedlichem Ladezustand im Gerät,
- Denken Sie daran , dass die Spannung von wiederaufladbaren Batterien mit der Lagerung abnimmt - Ni-MH-Akkus haben die besten Entladeeigenschaften (sie bieten die höchste Ausgangsspannung), wenn sie nach einigen Stunden nach dem Entfernen aus dem Ladegerät in Betrieb sind,
- Denken Sie daran , dass Batterien im Laufe der Zeit altern, unabhängig von den Bedingungen ihrer Verwendung - nach einigen Jahren funktioniert jede Ni-MH-Batterie mit deutlich erhöhtem Widerstand sehr unvorhersehbar und kann zahlreiche Probleme verursachen.
Für die Zwecke dieses Artikels werden wir die Probleme von Geräten mit Batterieunterstützung in die folgenden Fälle unterteilen:
1) Das Gerät startet nicht mit Ni-MH-Batterien, auch nicht unmittelbar nach dem Aufladen:
- Unabhängig von der benötigten Leistungsaufnahme.
2) Das Gerät arbeitet mit Ni-MH-Akkus viel kürzer als mit 1,5-V-Einweg-Alkalibatterien:
a) bei Geräten mit geringem Stromverbrauch, bei denen die Batterien in der Regel mehrere Wochen halten, wie z. B. ausgewählte LED-Lampen, die einfachsten Taschenlampen, Uhren, Wetterstationen, Thermometer usw.
b) in Geräten mit hoher (auch impulsmomentaner) Stromaufnahme, wie z.B. einige Funkthermometer, Blutdruckmessgeräte, Insulinpumpen, leistungsstarke LED-Taschenlampen, Gaszünder in "Junkers"-Öfen,
1) Die wiederaufladbaren Batterien erlauben es Ihnen nicht, Ihr Gerät überhaupt zu starten, oder das Gerät startet buchstäblich eine Sekunde lang - auch nicht sofort, nachdem Sie die Batterien aus dem Ladegerät genommen haben.
Hier ist die mit Abstand häufigste Ursache der fehlende Kontakt zwischen den Akkus im Stromfach unseres Geräts.
Akkus werden anders als Einwegbatterien veredelt, vor allem an der Seite des Pluspols. Es kommt vor, dass die "Spitze" der Batterie die Metallplatte oder Feder in der Kammer unseres Geräts einfach nicht berührt.
Ein Beispiel für die aktuelle im Zusammenhang mit der COVID-19-Pandemie sind beliebte Pulsoximeter und berührungslose Seifenspender, bei denen das "Plus" der Batterie perfekt in die Mitte der verwendeten Druckfeder fällt, ohne Aussicht auf eine gute Verbindung.
In solchen Situationen besteht die grundlegende Aktivität darin, visuell zu beurteilen, ob eine bestimmte Batterie die Möglichkeit hat, die Metallklemmen in der Stromversorgungskammer unserer Geräte zu berühren.
Denken Sie daran, dass Ni-MH-Batterien eine andere Struktur haben als die Seite des Pluspols - wie wir auf dem Foto zeigen, leitet nur die als 1A markierte Oberfläche Strom, während 2A ein Isolator ist. Unser Kontakt im Gerät muss das herstehende Element 1A berühren, sonst schaltet sich das Gerät möglicherweise nicht einmal ein.
Alkaline-Batterien haben in diesem Fall eine große, größere Kontaktfläche, die auf dem Foto als 1B gekennzeichnet ist.
Wenn das Gerät trotz gutem Kontakt immer noch nicht startet, bleibt zu beurteilen, ob wir die Batterien richtig geladen haben.
Wenn die Batteriespannung während der Installation 1,30 V überschreitet und die Batterie selbst nicht mehr stark beansprucht wird (mehrere Jahre alt oder eine mit einem stark erhöhten Innenwiderstand), sollte jedes Gerät zumindest eine Weile starten.
2) Unser Gerät startet, arbeitet aber viel kürzer mit Batterien.
a) Geräte mit geringem Stromverbrauch.
Dies ist das einzige Szenario, in dem eine Alkaline-Batterie tatsächlich einen gewissen Vorteil hat und eine höhere Betriebsspannung als Ni-MH-Batterien bietet, wodurch einige Geräte effizienter arbeiten können.
In anspruchslosen Geräten hat selbst die geräumigste Ni-MH-Batterie eine geringere maximale Kapazität als eine gute Alkaline-Batterie - die Kapazität von Alkaline-Batterien, gemessen unter sehr niedrigen Lastbedingungen (ca. 5 mA und darunter), für die Größe LR03 AAA kann ca. 1400 mAh und 3000 mAh für LR6 AA betragen.
Es kommt jedoch vor, dass die Batterien viel kürzer halten, als es sich aus dem Kapazitätsunterschied selbst ergibt.
Bei einem unglücklichen Gerät kommt es vor, dass die Batterie nicht funktioniert, wenn ihre Spannung auf etwa 1,25 V oder sogar 1,30 V abfällt. Bei Geräten mit geringem Stromverbrauch bedeutet ein Abfall der Spannung einer Alkalibatterie auf ein solches Niveau in der Regel immer noch eine suboptimale Entladung einer solchen Batterie, etwa 60-70%. Trotz unvollständiger Entladung halten solche Batterien oft viele Monate im Gerät. Die durchschnittliche Betriebsspannung einer Alkalibatterie in solchen Geräten kann etwa 1,40 V betragen.
Eine typische Ni-MH-Batterie bietet unabhängig von den Entladebedingungen eine durchschnittliche Betriebsspannung von ca. 1,20V-1,25V, während die Spannung von 1,40V nur für einen Moment nach dem Trennen der Ladung beobachtet wird und im Zielgerät sehr schnell unter den Wert von 1,30V fällt. In einem Gerät, das eine solche Spannung für zu niedrig hält, werden sich die Batterien einfach weigern zu kooperieren, obwohl sie immer noch zu 80-90% geladen bleiben.
Das ist eine recht seltene Situation, denn es gibt immer weniger Geräte auf dem Markt, die die in Batterien verbleibende Energie verschwenden – aber wenn wir auf ein solches Gerät stoßen, müssen wir leider akzeptieren, dass selbst Einwegbatterien dort nicht optimal genutzt werden und Ni-MH-Akkus sich vorzeitig weigern werden, zu funktionieren.
Eine höhere Durchschnittsspannung von Alkalibatterien führt in einem solchen Szenario beispielsweise auch häufig zu einer lebendigeren (kontrastreichen) Darstellung des Inhalts von LCD-Displays (z. B. in elektronischen Uhren, Wetterstationen usw.).
Unabhängig von den oben genannten seltenen Fällen der "Inkompatibilität" von Geräten mit Ni-MH-Batterien ist zu beachten, dass Nickel-Metallhydrid-Batterien nicht für den Einsatz in Geräten mit sehr geringem Stromverbrauch empfohlen werden. Das liegt an ihren Eigenschaften und der Tatsache, dass sie auch altern, wenn sie nicht benutzt werden. Bei solchen "faul" gebrauchten Batterien kann es zu dem sogenannten Lazy Battery Effekt kommen, über den wir in einem anderen Artikel schreiben. Der Innenwiderstand wird erhöht, und der Akku selbst kann beim Versuch, ihn aufzuladen, Probleme verursachen.
Der Einsatz von Ni-MH-Akkus in Geräten, in denen gewöhnliche Einwegbatterien viele Monate halten, bringt weder ökonomische noch ökologische Vorteile.
2) Unser Gerät startet, arbeitet aber viel kürzer mit Batterien.
b) Geräte mit hohem Stromverbrauch.
Ni-MH-Batterien arbeiten unter solchen Betriebsbedingungen immer effizienter als Alkaline-Batterien und bieten eine höhere Kapazität sowie eine höhere durchschnittliche Betriebsspannung.
Trotzdem kommt es vor, dass einige Geräte Batterien immer noch nicht gut vertragen und deren Entladung vorzeitig signalisieren. Diesmal spielt die Betriebsspannung keine große Rolle, sondern die Art und Weise, wie das Gerät die "Fähigkeiten" der Batterie überprüft.
Ein Gerät, das speziell für Alkalibatterien entwickelt wurde, insbesondere ein medizinisches Gerät wie ein Blutdruckmessgerät, muss äußerst zuverlässig sein und reproduzierbare Ergebnisse liefern. Wie Sie aus unseren anderen Artikeln wissen, ist der Innenwiderstand einer Alkalibatterie etwa 4-5 Mal höher als der einer Ni-MH-Batterie - das bedeutet, dass bei hohem Stromverbrauch ein Spannungsabfall bei einer Einwegbatterie um ein Vielfaches höher ist als bei einer Ni-MH-Batterie, was den Betrieb des gesamten Geräts instabil und sehr unzuverlässig machen kann.
Eine der einfachen Ideen, um die Zuverlässigkeit und Wiederholbarkeit unter solchen Bedingungen zu gewährleisten, besteht darin, die entsprechende Spannungsreserve zu bestimmen, die erkannt werden muss, bevor der Kompressor im Manometer usw. zu arbeiten beginnt.
Dies hat zur Folge, dass ein Gerät, das eine Startspannung von ca. 1,25-1,30 V erkennt, möglicherweise nicht sicher ist, ob die Spannung bei einer typischen Einwegbatterie unter der Ziellast (sogar auf 1,0 V oder darunter) nicht zu niedrig abfällt - um sicher zu gehen, empfiehlt es daher, die Batterie auszutauschen. Ni-MH-Akkus geben auch dann effizient (ohne spürbaren Spannungsabfall unter Last) hohe Ströme ab, wenn ihre Spannung unter 1,30 V fällt, so dass es technisch gesehen kein Hindernis für sie gäbe, in einem solchen Gerät weiterzuarbeiten - aber in einer solchen Situation starten sie möglicherweise nicht einmal, obwohl sie immer noch zu 80-90% geladen sind. Ähnlich verhält es sich bei einigen Zündern in Gasherden.
Wie im vorherigen Szenario nutzen solche Geräte die auch in Einwegbatterien gespeicherte Energie ineffizient und verursachen somit große Probleme mit Ni-MH-Batterien. Glücklicherweise gibt es auch immer weniger Geräte dieses Typs auf dem Markt.
Ein weiterer Grund für die kürzere (wenn auch meist leichte) Arbeitszeit von Ni-MH-Akkus, z.B. in Spielzeug, leistungsstarken Taschenlampen, etc. ist die Tatsache, dass wiederaufladbare Batterien mehr Strom abgeben können als eine typische Alkaline-Batterie – zum Beispiel leuchtet ein LED-Scheinwerfer heller, aber kürzer mit wiederaufladbaren Batterien, oder ein ferngesteuertes Auto fährt schneller, aber nicht so lange.
Natürlich sollten wir in diesem Szenario, wie in jedem anderen, auch sicherstellen, dass die Batterien in korrektem Kontakt mit den Federn und Drücken in der Leistungskammer unseres Geräts stehen - entgegen dem Anschein ist dies ein ziemlich häufiges und oft ignoriertes Problem, das leicht aufgespürt und beseitigt werden kann.
3. Warum empfiehlt der Hersteller die Verwendung von Ni-MH-Akkus nicht oder verbietet sie sogar?
Das Problem betrifft eine sehr kleine Gruppe von Geräten. Meistens handelt es sich dabei um Geräte mit hohem Stromverbrauch, so dass es scheint, dass wiederaufladbare Batterien die bessere Wahl sein sollten.
Dafür kann es zwei Gründe geben. Der Hersteller weiß im Voraus, dass der Mechanismus zur Erkennung "schwacher" Batterien nur mit Alkalibatterien ordnungsgemäß funktioniert, und sein Gerät wird sich schnell weigern, mit Ni-MH-Batterien gemäß Szenario 2b zu arbeiten.
Häufiger ist das Problem jedoch nicht eine zu niedrige Anlaufspannung, sondern eine zu hohe durchschnittliche Betriebsspannung von Ni-MH-Batterien. Einfache Geräte, bei denen die Stromaufnahme nur durch einen einfachen Widerstand begrenzt wird, werden für eine bestimmte Stromquelle für eine bestimmte Betriebsspannung berechnet. Ni-MH-Batterien haben aufgrund ihres deutlich geringeren Innenwiderstands eine deutlich höhere Betriebsspannung als Alkaline-Batterien in solchen Anwendungen.
Mit der Verwendung eines solchen einfachen "Reglers", der auf einem Widerstand basiert, führt dies direkt zu einem höheren Stromverbrauch eines solchen Geräts und "zwingt" es, mit höherer Leistung zu arbeiten. Es scheint, dass der Effekt in vielen Fällen positiv sein wird - z.B. ein lebhafterer Motor, eine stärkere LED-Taschenlampe usw.
Leider kann es in einigen Fällen vorkommen, dass die elektronischen Komponenten überhitzen und zerstört werden, wenn der Hersteller die Verwendung von wiederaufladbaren Batterien nicht vorgesehen hat, und damit das gesamte Gerät.
Wie bei anderen Situationen auch, sind solche Geräte derzeit eine Seltenheit auf dem Markt.
Wir hoffen, dass dieser Artikel so einfach und umfassend wie möglich die möglichen Gründe für die schlechte Zusammenarbeit von Geräten mit wiederaufladbaren Batterien beschreibt.
Wenn Sie ein Gerät haben, das in keines der beschriebenen Szenarien passt und dennoch Probleme mit Batterien verursacht, empfehlen wir Ihnen, einen Kommentar zu hinterlassen - wir werden versuchen, jedes Rätsel zu lösen.
Autor: Michał Seredziński
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