Wie misst man korrekt die Kapazität eines AA 1,2V oder 18650 3,7V Akkus in Ladegeräten mit Kapazitätsmessung?

Was ist die Kapazität eines Akkus, ausgedrückt in mAh (Milliamperestunden)?

Die Kapazität eines Akkus ist das am häufigsten verwendete (was nicht bedeutet, dass es das beste ist - aber das ist ein Thema für einen anderen Artikel) Parameter zur Bestimmung seiner Leistung. Anhand dieser können wir einschätzen, wie lange unser Akku arbeiten wird, wenn er mit einem bestimmten Strom belastet / entladen wird. So sollte ein konventioneller Akku mit einer Kapazität von 2000 mAh in der Lage sein, 2000 mA Strom für 1 Stunde oder 1000 mA Strom für 2 Stunden, 500 mA Strom für 4 Stunden usw. zu liefern.

mA - Milliamperestunden, ist die Einheit für Strom / Intensität, während h - Stunden, die Einheit für Zeit ist. Die Kombination dieser beiden Komponenten, die Einheit mAh, sagt uns, wie viel Strom in welcher Zeit ein bestimmter Akku abgegeben (oder aufgenommen) hat.

Hier tritt der erste, sehr häufige Fehler auf, den Benutzer machen, da die von dem Ladegerät zurückgegebenen mAh-Werte nicht immer mit der gesamten Kapazität des Akkus (Leistung), die auf dem Etikett des Akkus angegeben ist, in Verbindung gebracht werden sollten.

Insbesondere messen viele relativ einfache Ladegeräte die mAh-Kapazität nur während des Ladevorgangs des Akkus. Der während des Ladevorgangs gemessene Wert wird niemals ein Maß für die Leistung des Akkus sein, und wir können ihn nicht direkt verwenden, um die gesamte verfügbare Kapazität des Akkus (den vom Hersteller angegebenen Wert) zu schätzen. Gemäß der vorherigen Erklärung müssen wir den Akku tatsächlich entladen, um die reale, tatsächliche Kapazität des Akkus zu messen - und in diesem Fall sprechen wir von einem genau entgegengesetzten Prozess.

Jeder Beginn des Ladevorgangs, unabhängig vom Ladezustand des Akkus im Ladegerät mit mAh-Messung, beginnt mit der Zählung der mAh-Werte von null - jetzt hängt es davon ab, wie stark unser Akku entladen war, der mAh-Wert nach vollständiger Aufladung kann nur einen kleinen Prozentsatz der gesamten Kapazität dieses Akkus ausmachen. Wir interpretieren diesen Wert auf sehr einfache Weise - das während des Ladevorgangs erhaltene mAh-Ergebnis sagt uns nur und ausschließlich, wie viel Strom in welcher Zeit benötigt wurde, damit das Ladegerät diesen Akku als voll erkennen konnte.

Das hat oft nichts mit seiner Leistung zu tun - der Kapazität des Akkus, auf die wir bei seiner Nutzung / Entladung zählen können, und im Fall von Ni-MH-Akkus ist es sogar nicht eindeutig zu beurteilen, inwieweit der Akku vor der Installation im Ladegerät aufgeladen war, und es ist schwierig, z.B. nur auf dieser Grundlage die Selbstentladungsrate eines solchen Akkus zu bewerten.

Warum? Der Grund ist sehr einfach - vor allem muss jedes automatische Ladegerät in gewissem (am besten geringem) Maße den Ni-MH-Akku 1,2V überladen, um seine vollständige Aufladung zu erkennen.  Diese „überschüssigen“ mAh sind etwa 10% der tatsächlichen Kapazität des Akkus (also sogar etwa 250 mAh für einen Akku über 2500 mAh) „gehen verloren“ und haben keinen Einfluss auf das tatsächliche Ergebnis der später aus der Entladung erhaltenen Kapazität.

Diese Überladung variiert je nach Umgebungstemperatur / Temperatur der Zellen selbst und sogar je nach spezifischem Akku, manchmal ist sie größer, manchmal kleiner. Mit anderen Worten, es ist unmöglich zu beurteilen, wie viel von den gemessenen 500 mAh aus dem Ladevorgang später in die reale Kapazität umgewandelt wird und wie viel „Verlust“ mit dem Algorithmus des Ni-MH-Akkuladegeräts verbunden ist.

Das Ergebnis wird aus offensichtlichen Gründen normalerweise am niedrigsten sein, wenn man versucht, Akkus erneut aufzuladen, die zuvor vollständig aufgeladen wurden. 

Bei einem Ladegerät, bei dem die mAh-Messung nur während des Ladevorgangs erfolgt, ist die einzige Möglichkeit, die gesamte Kapazität zu schätzen, die vorherige vollständige Entladung des Akkus. Dann wird der während des Ladevorgangs erhaltene mAh-Wert möglicherweise der höchste sein und normalerweise ähnlich dem vom Hersteller unseres Akkus angegebenen Kapazitäts- / Leistungswert (bei Ni-MH-Akkus im Durchschnitt etwa 10% höher). Es wird jedoch immer noch keine eindeutige und sichere Information sein.

Die richtige Methode zur Überprüfung der Kapazität eines Akkus

Die einzige Möglichkeit, die tatsächliche gesamte Kapazität zu messen, besteht darin, einen zuvor vollständig aufgeladenen Akku zu entladen. Mit anderen Worten, wir benötigen die Kapazität aus der Entladung, nicht die ungenaue Information über die Kapazität aus dem Laden.

Wenn Sie über den Kauf eines Ladegeräts nachdenken, sollten Sie diesen Fakt im Hinterkopf behalten, da etwas teurere Modelle die Möglichkeit bieten, Akkus zu entladen und ihre tatsächliche Kapazität zu messen. Beispiele hierfür sind die everActive Ladegeräte der Serien NC-1000, NC-3000 für AA- und AAA-Akkus 1,2V oder das universelle Modell UC-4000, das sowohl mit AA R6 1,2V-Akkus als auch mit Lithium-Ionen-Akkus 18650 3,7V umgehen kann.

Da das Ladegerät den Akku vollständig entladen muss, ist dieser Prozess ziemlich zeitaufwendig (dauert normalerweise mindestens einige Stunden), aber der Kapazitätswert, den wir am Ende eines solchen Tests sehen, wird ein guter Referenzpunkt und Vergleich zu dem sein, was der jeweilige Hersteller angibt.

Achtung bei ganz neuen Akkus!

Bei einem ganz neuen AA- oder AAA-Akku erzielen wir das beste Ergebnis erst nach seiner Formierung - also normalerweise nach 3-5 vollständigen Nutzungzyklen.

Es ist an dieser Stelle wichtig, einen weiteren Fehler zu erwähnen, der selbst von fortgeschrittenen Benutzern und sogar in Fachredaktionen, die Batterien und Akkus testen, gemacht wird. Die grundlegende Regel ist, dass die erhaltenen Kapazitätswerte nur dann vergleichbar sind, wenn sie genau unter denselben Bedingungen getestet werden. Werte, die beispielsweise mit verschiedenen Modellen von Ladegeräten erhalten werden, können und werden sich normalerweise unterscheiden. Vor allem auf dem Markt gibt es viele unsichere Konstruktionen, die durch einen Messfehler von über 20% gekennzeichnet sind. Leider sind auch die fehlerhaften Lade- / Entladealgorithmen in solchen Ladegeräten nichts Besonderes.

Das Besitzen eines möglichst besten, getesteten Ladegeräts löst dieses Problem auch nicht - selbst die zuverlässigen und von mir empfohlenen Ladegeräte der Marke everActive unterscheiden sich geringfügig in ihren Algorithmen und Testbedingungen, der Kapazitätsmessung, sodass die erzielten Ergebnisse niemals zu 100% identisch zwischen verschiedenen Modellen sein werden.

Jedes Ladegerät, unabhängig von seinem Hersteller, hat in der Regel auch einen etwas anderen Ladevorgang, insbesondere bei Ni-MH-Akkus 1,2V - ein während des Tests leicht unterladener Akku zeigt immer eine etwas niedrigere Kapazität als ein Akku, der zuvor leicht überladen wurde. Daher ist es wieder wichtig, eventuelle Vergleiche mit demselben Gerät durchzuführen.

Entgegen der Erwartungen sind die qualitativen Unterschiede bei den auf dem Markt verfügbaren Ladegeräten sehr groß, weshalb ich bei Funktionen wie Leistungsmessungen usw. empfehle, bewährte Konstruktionen zu verwenden - und zu diesen gehören ohne Zweifel die Ladegeräte von eneloop, everActive sowie Xtar.

Wenn Sie Fragen oder Zweifel zu den Messungen und Ergebnissen haben, die Sie mit Ihren Ladegeräten und Akkus erhalten, lassen Sie es uns in den Kommentaren wissen, wir klären gerne alle Zweifel auf.

Autor: Michał Serediński

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Empfohlene Ladegeräte für Akkus mit Kapazitätstest:

Ni-MH rechargeable battery charger everActive NC-3000

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• supported batteries: Ni-MH, Ni-Cd, 1-4x R6/AA, R03/AAA, 1-2x R14/C, R20/D using an optional adapter
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everActive UC-4000 charger for Li-ion and Ni-MH cylindrical batteries

• professional, universal processor charger for Li-ion, Li-FePO4, Ni-MH cells,
• function of discharging and refreshing cells,
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• supported sizes: R6 AA, R03 AAA, R14 C, R20 D, 10440, 14500, 14650, 17500, 17670, 18350, 18500, 18650, 20700, 21700 - unsecured only, 22650, 25500, 26500, 26650, 32650, 33600, 16340 R-CR123e,
• charging current: 500 mA, 1000 mA for Li-ion / Li-FePO4, 500 mA for Ni-MH,
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Ni-MH rechargeable battery charger everActive NC-1000 PLUS

• new, improved version of the flagship model
• processor-controlled with discharge and capacity measurement,
• refreshing, maintenance, and conditioning function for batteries,
• min. charging time for 4 batteries 2500mAh - 3h,
• processor-controlled, Ni-MH, Ni-Cd, 1-4x R6/AA, R03/AAA,
• input voltage 12V DC - includes AC power adapter and car adapter

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