Laden und Entladen des Akkus: Wie funktioniert ein Akku?

Wenn es darum geht, Geräte wie Smartphones und Laptops aufzuladen, scheint jeder seltsame Gewohnheiten zu haben. Beispielsweise lassen Benutzer den Akku ihres neuen Geräts vollständig entladen, bevor sie ihn verwenden, oder der Stecker wird sofort aus der Steckdose gezogen, wenn der Akku voll ist. Aber wie gehen Sie am besten mit Ihrer Batterie um? Experten erfahren, wie Batterien funktionieren.

Batterien, auch Batterien genannt, sind einer der wichtigsten Teile der Elektronik. Schließlich funktioniert Ihr teures Telefon, Laptop oder handlicher E-Reader ohne Akku nicht. Dennoch wissen nur wenige, wie eine Batterie funktioniert, und es gibt im Internet viele Mythen über das Laden und Entladen von Batterien. Zeit, dies einmal zu klären. In diesem Artikel konzentrieren wir uns auf Lithium-Ionen-Batterien, den in der Unterhaltungselektronik am häufigsten verwendeten Batterietyp.

Laden Sie den neuen Akku auf

Wenn Sie Ihr neues Gerät aus der Verpackung nehmen, möchten Sie es natürlich einrichten und sofort verwenden. Aber warten Sie: Das Internet sagt, dass Sie zuerst den Akku aufladen müssen und erst dann mit dem Gerät arbeiten können. Ist das richtig? Nein, sagt Prof. Peter Notten, Professor für Energiematerialien und -geräte an der Technischen Universität Eindhoven. „Ein Lithium-Ionen-Akku wurde im Werk bereits mehrmals geladen und entladen, um einen guten Start zu erzielen. Soweit ich weiß, hat die Frage, ob der Akku zuerst aufgeladen werden soll oder nicht, keinen Einfluss auf die Lebensdauer des Akkus. “

DR. Marnix Wagemaker, Professor und Batterieforscher an der Technischen Universität Delft, stimmt dem zu. "Bei Lithium-Ionen-Batterien macht das keinen Unterschied."

Das macht einen Unterschied, Sie können Ihre brandneue Elektronik sofort beim ersten Mal verwenden. Es sei denn, der Akku ist bereits (fast) leer.

Soweit ich weiß, hat die Frage, ob der Akku zuerst aufgeladen werden soll oder nicht, keinen Einfluss auf die Lebensdauer des Akkus.

Billige Ladegeräte können gefährlich sein

Möglicherweise laden Sie Ihr Telefon, Tablet und andere Geräte nicht nur mit dem Originalkabel und -stecker auf, sondern auch mit nicht originalem Zubehör, beispielsweise aus dem Discounter oder einem chinesischen Webshop. Ladegeräte ohne Markenzeichen aus solchen Geschäften sind zwar viel billiger, aber der niedrigere Preis muss von irgendwoher kommen. Die in spottbilligen Kabeln und Steckern verwendeten Teile sind oft von minderer Qualität und manchmal sogar gefährlich. Professor Notten nennt daher die Verwendung von billigem, nicht originalem Zubehör "nicht klug".

„Das Ladegerät muss vollständig auf den Akku ausgerichtet sein. Die Kommunikation zwischen beiden ist äußerst wichtig. Die Genauigkeit des Ladegeräts bestimmt maßgeblich das Alter des Akkus. “ Bei einer sogenannten Nichtübereinstimmung zwischen Ladegerät und Akku können laut Notten „seltsame Dinge“ passieren, wie beispielsweise ein Kurzschluss.

Wagemaker fügt hinzu: „Das mit dem Produkt gelieferte Ladegerät hat sorgfältig überlegt, wie viel Spannung es an die Batterie liefern kann, beispielsweise 4,2 Volt. Wenn Sie ein anderes Ladegerät verwenden, das maximal 4,4 Volt hat, wird Ihr Akku mit einem zu hohen Potential aufgeladen. Wenn es etwas zu hoch ist, ist es hauptsächlich schlecht für die Lebensdauer der Batterie, aber ein zu großer Unterschied kann in der Tat gefährlich sein. “

USB-C

Schauen Sie bei Geräten mit USB-C-Anschluss besonders genau hin, da USB-C höhere Spannungen unterstützt als der bekannte Micro-USB 2.0. Immer mehr Elektronikgeräte verfügen über einen USB-C-Anschluss, und obwohl der USB-C-Standard klar beschrieben wird, halten sich nicht alle Hersteller daran. Zum Beispiel entsprachen die USB-C-Kabel der OnePlus 2- und 3-Telefone nicht dem Standard, und zweifelhafte Zubehörmarken geben immer noch (billigere) Kabel und Stecker heraus, die eine höhere maximale Leistung aufweisen als erwünscht. Dies ist gefährlich, da dies zu einer überhitzten Batterie führen kann, die wiederum Feuer fangen oder explodieren kann. Überprüfen Sie vor dem Kauf eines USB-C-Produkts sorgfältig, ob die maximale Ausgangsleistung in Volt und Ampere der des Originalzubehörs entspricht. Oder kaufen Sie ein Originalkabel oder einen Stecker.dann wissen Sie sicher, dass Sie am richtigen Ort sind.

über Nacht aufladen

„Grundsätzlich ist das möglich“, sagt Professor Notten. „Lithium-Ionen-Batterien verwenden den bekannten CCCV-Lademodus, bei dem die erste Hälfte der Batterie schnell und die zweite Hälfte langsamer aufgeladen wird, um gefährliche Situationen zu vermeiden. Wenn der Akku jedoch längere Zeit im Ladegerät verbleibt, beispielsweise über Nacht, treten kleine Nebenreaktionen auf, die die Lebensdauer des Akkus verkürzen. “ Sie werden diesen Effekt nach einigen Monaten nicht bemerken, er wird länger dauern.

Wagemaker nennt es auch sicher genug, um Geräte nachts an das Ladegerät zu hängen, vorausgesetzt, Sie verwenden Originalzubehör. „Wenn das Ladegerät gut ist, weiß es, dass der Akku aufgeladen ist und stoppt. Es gibt dann keinen Strom mehr und somit keine Gefahr. “ Der Professor lädt seine Ausrüstung jedoch nachts nicht auf, nur um auf der sicheren Seite zu sein.

Die Experten haben noch einen dringenden Rat an diejenigen, die ihr Telefon nachts unter dem Kissen aufladen: sofort aufhören! Hinweis: „Es sollte verboten werden, da eine Batterie unter einem Kissen ihre Wärme nicht verlieren kann. Und eine Batterie sollte nicht zu heiß werden, da eine höhere Temperatur zu allen möglichen seltsamen Dingen wie einem Kurzschluss führen kann. “ Hersteller wie Apple warnen auch vor Überhitzung des Akkus. Auf seiner Website sagt der iPhone-Hersteller, dass der Lithium-Akku im iPhone durch hohe Temperaturen beschädigt werden kann. Apple empfiehlt Kunden daher, die Abdeckung von ihrem Gerät zu entfernen, wenn das Gerät während des Ladevorgangs sehr heiß wird.

Die beste Temperatur zum Laden eines Akkus ist Raumtemperatur. Laut Professor Notten ist das Aufladen des Telefons, Laptops oder Tablets bei voller Sonne absolut nicht gut für den Akku, da die negativen Nebenreaktionen beim Aufladen bei höheren Temperaturen schneller ablaufen.

Batterie kalibrieren

Wenn die Akkulaufzeit Ihres Geräts (plötzlich) sinkt und Sie keine Erklärung dafür haben, können Sie den Akku für eine Art Reset kalibrieren. Nintendo hat diese Methode beispielsweise im letzten Jahr empfohlen, als die Switch-Spielekonsole von einem Batterieproblem geplagt wurde.

Professor Notten gibt an, dass diese Methode für die in der Vergangenheit verwendeten Batterien funktioniert, glaubt jedoch nicht, dass sie eine wichtige Rolle bei den aktuellen Lithiumbatterien spielt, die unter anderem in Tablets und Laptops enthalten sind.

Der Akku entlädt sich bei Kälte schneller

Bei niedriger Temperatur sinkt die Spannung der Batterie und je kälter sie ist, desto schneller geht sie. Professor Notten: „Wenn die Batterie die untere Grenze der Spannung erreicht, stoppt sie. Und das Gerät auch. Es scheint leer zu sein, ist es aber nicht. Wenn Sie es in Innenräumen auf Raumtemperatur erwärmen, funktioniert es wieder. “ Seine Argumentation wird von Professor Wagemaker unterstützt. Der Rat ist daher, Ihr Gerät im Winter warm zu halten, indem Sie es in Ihre Tasche oder Jackentasche stecken.

Schnellladegeräte und drahtlose Ladegeräte?

Laut Wagemaker von der TU Delft ist klar, warum Schnellladegeräte für den Akku schlechter sind als langsameres Laden. „Beim Schnellladen wird kontinuierlich Strom mit einer höheren Spannung in die Batterie gedrückt, oft so hoch, wie es die Batterie zulässt. Das ist großartig, denn der Akku wird schnell aufgeladen. Wenn Sie jedoch immer ein Schnellladegerät verwenden, wird der Akku immer an der Grenze des Akkus aufgeladen. Dies beschleunigt die Alterung der Batterie und wirkt sich daher negativ auf die Lebensdauer aus. “

Im Prinzip ist dies bei drahtlosen Ladegeräten mit einer hohen maximalen Spannung nicht anders, sagt Notten. Das kabellose Laden des Akkus ist eine Technik, die besonders bei (teureren) Smartphones beliebt ist. Das Aufladen funktioniert ungefähr so: Sie schließen die Ladestation an die Steckdose an und platzieren Ihr Smartphone auf der Station. Anschließend wandelt das Telefon die magnetische Energie in Spannung um, um den Akku aufzuladen.

Ein amerikanischer Journalist berichtete kürzlich auf der Grundlage seiner eigenen Forschung, dass der Akku beim kabellosen Laden mehr Zyklen macht als beim kabelgebundenen Laden und daher schneller altert. Mehrere Experten haben Nu.nl kürzlich darüber informiert, dass diese Behauptung unwahrscheinlich ist. Einer von ihnen erklärt, dass der Akku die empfangene Energie genauso behandelt wie bei Verwendung eines kabelgebundenen Ladegeräts. Um eine Beschädigung des Akkus und anderer Telefonteile zu vermeiden, müssen die Hersteller nach dem gängigsten Qi-Standard (Wireless Charging) einen Schutzschild um die Spule des Smartphones legen.

Bis zu 100 Prozent aufladen?

Ein voll aufgeladener Akku vermittelt ein sicheres Gefühl, aber ein hundertprozentiges Laden eines Akkus ist schlecht für seine Lebensdauer. „Alles hat mit maximaler Spannung zu tun“, erklärt Professor Notten von der Technischen Universität Eindhoven. „Diese Spannung beeinflusst die Lebensdauer der Batterie. Halten Sie sich daher beim Laden und Entladen von oben und unten fern. ' Laut Notten ist es besser, den Lithium-Ionen-Akku Ihres Geräts auf achtzig oder neunzig Prozent aufzuladen und nicht unter 20 Prozent fallen zu lassen.

"Das ist besser, als die Batterie vollständig zu entladen." Die American Battery University, eines der bekanntesten Unternehmen, das Batterien testet, unterstreicht dies ebenso wie Smartphone-Hersteller wie Samsung.

Professor Wagemaker von der Technischen Universität Delft stimmt zu, dass die beste Akkulaufzeit erhalten bleibt, wenn die Kapazität zwischen 20 und 80 Prozent gehalten wird. Er unterstreicht Nottens Argumentation: „Vermeiden Sie nach Möglichkeit das Ende des Ladevorgangs und das Laden von Null, dh einen leeren Akku. Wenn Sie an die Lebensdauer denken, nutzen Sie nicht die gesamte Kapazität des Akkus - aber dann geben Sie etwas Strom ab. “

Ein Akku, der niemals vollständig gefüllt ist, muss daher auch schneller an das Ladegerät angeschlossen werden. Nicht ideal, aber häufigeres Laden ist besser für die Lebensdauer der Batterie, sagen die Batterietestfirma Battery University und Professor Notten.

Das hundertprozentige Laden eines Akkus ist schlecht für seine Lebensdauer

Lithium-Ionen-Akkulaufzeit

Ein Gerät mit Batterie nutzt sich immer ab. Viele Elektronikgeräte wie Smartphones und Tablets verfügen über einen leeren Lithium-Ionen-Akku, erklärt Wagemaker zunächst. Dieser Batterietyp nimmt weniger Platz ein als eine zylindrische Lithium-Ionen-Batterie, hat aber auch eine kürzere Lebensdauer. Da beispielsweise Laptops immer dünner werden, wechseln sie auch häufiger von einer Zylinderform zu einer leeren Batterie. Wie lange die Batterie hält, hängt von der Batterie und damit vom Gerät ab. Jedes Mal, wenn der Akku vollständig aufgeladen ist, zählt er als Zyklus. Ein leerer Lithium-Ionen-Akku hält durchschnittlich zwischen fünfhundert und siebenhundert Zyklen.

Wer seine Batterien sparsam benutzt, indem er sie langsam auflädt und zwischen zwanzig und achtzig Prozent hält, kann das Gerät laut Wagemaker spürbar länger benutzen. „Wenn wir so etwas im Labor machen, bekommen wir merklich viel mehr Zyklen, dh das Aufladen aus der Batterie. Das merkt man besonders nach den siebenhundert. “

Notorisches Samsung Galaxy Note 7

Hin und wieder tauchen Berichte über gefährliche Ladegeräte, Kabel und Produkte auf. Das Samsung Galaxy Note 7 ist vielleicht das bekannteste der letzten Jahre. Das Gerät wurde im August 2016 veröffentlicht und innerhalb weniger Wochen wurde berichtet, dass das Gerät eine Brandgefahr darstellt. Eine Reihe von Verbrauchern hatte ihre Telefone in Brand gesteckt oder sogar explodiert. Samsung startete daher Anfang September einen Rückruf und kam bald darauf mit neuen Note 7-Modellen, die einen sicheren Akku haben würden. Als diese neuen Exemplare in einigen Fällen auch spontan in Brand gerieten, wurde beschlossen, das Galaxy Note 7 weltweit zurückzubringen. Die Geschäfte gaben unverkaufte Modelle an den Hersteller zurück, und Millionen von Kunden erhielten eine feuerfeste Box, um das Gerät zurückzugeben.Das Fiasko kostete Samsung mehr als zehn Milliarden Dollar und beschädigte den Ruf der Marke. Samsung kam später aus eigener Untersuchung zu dem Schluss, dass sich Produktionsfehler in den Akku eingeschlichen hatten, wodurch einige Kopien während des Gebrauchs zu groß und zu klein und überhitzt waren.