Akkus

Akku ist die Kurzform für Akkumulator (Sammler), einem Speicher für elektrische Energie. Digitalkameras, Aufsteckblitzgeräte, mobile LED-Leuchten und weiteres Zubehör beziehen ihre Energie meistens aus Akkus. In diesem Artikel gehe ich auf praktische Erwägungen ein und lasse die Theorie, die Physik und Chemie, weitgehend außer Acht.

Meine Erfahrungen beschränken sich auf Kamera-Akkus und Akkus für Aufsteckblitzgeräte. Sollte ich eine Information nicht korrekt wiedergeben, bitte ich jene um Korrektur, die sich besser in diesem Bereich der Physik und Chemie auskennen.

Begriffserklärungen

Die Erklärungen sind vereinfacht und enthalten Begriffe, die nicht weiter erklärt werden. Genaueres steht in Werken über die Physik und Chemie.

Strom und Stromstärke

Strom ist die Bewegung, das Fließen, von Elektronen oder Ionen (Atome mit elektrischer Ladung). Die Stromstärke beschreibt, wie viele Elektronen während einer bestimmten Zeit fließen. Die Einheit der Stromstärke ist das Ampere. Je mehr Strom fließt, desto höher ist die Ampere-Zahl.

Spannung

Die Spannung ist die Ursache für den elektrischen Strom, eine Kraft, die auf die Elektronen wirkt. Ihre Einheit ist das Volt.

Kapazität

Die Kapazität (Fassungsvermögen) eines Akkus besagt, wie viel elektrische Ladung er speichern kann. Je größer seine Kapazität ist, desto mehr Strom kann er abgeben, desto seltener ist er aufzuladen. Die Einheit ist in der Regel in Milliamperestunden angegeben (mAh, m = milli = Tausendstel, A = Ampere, h = Stunden von englisch "hour") oder auch in Wattstunden (Wh). Hat ein 7,6 Volt-Akku eine Kapazität von 1.220mAh, kann er theoretisch etwa eine Stunde lang Strom der Stärke 1.220 mAh (1,22 Ampere) mit 7,6V Spannung liefern oder 2 Stunden 610mA.

Je älter ein Akku ist und je häufiger er aufgeladen und entladen wurde, desto geringer wird seine Kapazität. Auch ungünstiges Laden verringert seine Kapazität, siehe unten.

Die genaue Kapazität ist nicht auf die Schnelle zu ermitteln. Es ist eine Vorrichtung erforderlich, die dem Akku in etwa den gleichen Strom entnimmt wie der echte Verbraucher, beispielsweise die Kamera. Fällt die Akkuspannung unter einen bestimmten Wert, ist er als entladen zu bezeichnen (er darf anschließend nicht weiter entladen werden). Anhand der entnommenen Ladung und der Zeit bis zum Zustand "Leer" kann die Kapazität ermittelt werden: Wurden einem vollständig aufgeladenen Akku beispielsweise 600mA über 2h (2 Stunden) entnommen, hat er 600mAh×2h = 1.200mAh Kapazität. Da die Bauformen der Akkus unterschiedlich sind, ist ein flexibler Aufbau erforderlich, bei dem die Kontakte, der Verbrauch und die Minimalspannung angepasst werden können. Ein solches Gerät mit ausreichender Genauigkeit, bei dem nicht viel zu "basteln" ist, würde mich interessieren. So kann ich verbrauchte Akkus in den Problemmüll entsorgen und testen, ob die Kapazität neuer Akkus korrekt angegeben ist.

Bauformen

Verschiedene Digitalkamera-Modelle haben unterschiedliche Akkus. Ihre Formen sind anders, Kontakte in unterschiedlicher Anzahl und Funktion an anderer Stelle und sie haben verschiedene Spannungen sowie Kapazitäten. Nicht nur sind die Akkus verschiedener Kameramarken unterschiedlich und nicht austauschbar, auch innerhalb der gleichen Marke bei gleicher Sensorgröße gibt es inkompatible Akkus. Das ist ein Nachteil für uns Fotografen: Wir benötigen unterschiedliche Ladegeräte und müssen Geld für mehrere Ersatz-Akkutypen ausgeben.

Abbildung: Akku-Bauformen. Oben ist der Akku für die Digitalkamera Olympus OM-D E-M5 zu sehen, darunter ein Mignon-Akku, der in sehr viele Aufsteckblitzgeräte und zahlreiche andere Verbraucher eingesetzt werden kann.

In modernen Akkus ist eine Platine mit elektronischen Bauteilen. Weiterhin können die Akkus der Kamera beispielsweise ihren Ladezustand mitteilen, das Ladegerät veranlassen, mehr oder weniger Ladestrom zu liefern, beim Laden vor Überhitzen schützen, beim Gebrauch vor Tiefentladung.

Chemische Zusammensetzung

Alle mir bekannten Digitalkameras benutzen Lithium-Ionen-Akkus. Diese haben eine vergleichsweise hohe Kapazität. Meine Aufsteckblitzgeräte funktionieren mit Mignon-Akkus, die eine standardisierte Bauform und Spannung haben. Diese gibt es mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung. Ich benutze Nickel-Metallhydrid-Akkus. Diese haben weniger Kapazität als Lithium-Ionen-Akkus, sind aber seit vielen Jahrzehnten standardisiert. So kann ich die gleichen Akkus beispielsweise für eine LED-Taschenlampe benutzen wie für den Elektronenblitz. Aufgrund der vorhandenen Konkurrenz habe ich eine reichhaltige Auswahl an Akkus und Ladegeräten.

Akkus laden

Akkus sollten mit etwas mehr als ihrer eigenen Spannung geladen werden. Der oben abgebildete Olympus-Akku hat 7,6 Volt und das passende Ladegerät lädt mit 8,7 Volt. Die voraussichtliche Ladezeit eines entladenen Akkus lässt sich so ausrechnen: Kapazität durch Ladestrom. Der Olympus-Akku hat eine Kapazität von 1.220mAh. Das Ladegerät lädt mit 0,6A = 600mA. 1.220mAh/600mA ≈ 2h (2 Stunden). Die Berechnung ist eine grobe Schätzung, da nicht der gesamte Ladestrom gespeichert wird (Verluste) und das Ladegerät nicht zwangsweise über die gesamte Zeit den gleichen Ladestrom abgeben muss. Es kann den Ladestrom reduzieren, wenn der Akku relativ weit aufgeladen ist und diesen so schonen.

Ein höherer Ladestrom verkürzt die Ladezeit aber auch die Lebensdauer des Akkus. Bei einem zu hohen Ladestrom überhitzt der Akku im schlimmsten Fall und es kann zu Bränden (Feuer) kommen. Akku-Ladegeräte sollten nicht auf leicht brennbarem Untergrund / in leicht brennbarer Umgebung stehen.

Bei Ladegeräten ist folgendes zu beachten:

Ladespannung in Volt und Ladestrom in Ampere dürfen bestimmte Werte nicht über- oder unterschreiten. Im Idealfall stehen beide auf dem Akku. Andernfalls ist die Gebrauchsanweisung, falls vorhanden, zu Rate zu ziehen oder der Hersteller.
Das Ladegerät darf den Akku nicht überladen. Es muss den Ladevorgang beenden, wenn der Akku voll ist.
Das Ladegerät muss mit der chemischen Zusammensetzung des Akkus klar kommen, diese berücksichtigen: Ein Ladegerät, das Nickel-Cadmium-Akkus laden kann, ist nicht zwangsweise geeignet, auch Nickel-Metallhydrid-Akkus zu laden.

Ältere Akkutypen, hier kann ich nur die Nickel-Cadmium-Akkus nennen, sollten erst nach ausreichender Entladung wieder aufgeladen werden. Andernfalls "merkt" sich der Akku den nicht leeren Zustand und verliert mit der Zeit an Kapazität. Das wird mit Memory-Effekt bezeichnet. Lithium-Ionen-Akkus sollen keinen Memory-Effekt haben. Optimal werden diese nicht vollständig entladen und auch nicht vollständig aufgeladen.

Abbildung: Spezifikationen eines Akkus (rötlich markiert). Auf diesem Akku stehen neben dem Herstellungsdatum (16.11.2017), der Spannung (7,6V) und Kapazität (1.220mAh) auch der maximal erlaubte Ladestrom (1.830mA) und die maximale Ladespannnug (8,76V). Die Kapazitätsangabe in Wattstunden (9,3Wh) ergibt sich aus Multiplikation von Ladestrom und Spannung: 7,6V×1,22Ah ≈ 9,3Wh.

Wenn es geht, lade ich die Akkus nur mit den Original-Ladegeräten, da ich davon ausgehe, dass diese das am schonensten und sichersten durchführen. Neben dem Plus- und Minuspol haben die Akkus noch weitere Kontakte, die Original-Ladegeräte möglicherweise nutzen.

Praxistipps

Ich habe unterwegs mindestens einen zusätzlichen voll aufgeladenen Akku (Akkusatz) dabei. Bei modernen spiegellosen Kameras könnte das nicht ausreichen, wenn ich viel fotografiere. Mit zwei vollen Ersatzakkus kam ich bislang immer zurecht. Die erforderliche Anzahl kann jeder nur für sich selbst anhand seines Kameragebrauchs ermitteln.

Steht auf den Akkus nicht das Produktionsdatum, schreibe ich Kaufjahr und -Monat auf den Akku. So erkenne ich alte Akkus.

Akkus sind oft sehr teuer. Hier könnte der für die Kamera passende Akku eines anderen Herstellers erwogen werden. Die optimale Zusammenarbeit mit der Kamera, dem Ladegerät und das Einhalten der versprochenen Kapazität lassen sich am ehesten aus "echten" Kundenrezensionen ablesen. Ich benutze nur Original-Akkus, da ich mit diesen bislang keinen Ärger hatte, wie eine fehlende Ladestandsanzeige in der Kamera oder schnellem Schwinden der Kapazität. Manche Fremd-Akkus sollen auch keinen Überhitzungs- und Tiefentladungsschutz haben.

Wohin mit entladenen Akkus, sodass ich schnell weiß, welche wieder aufzuladen sind? Bislang erscheinen mir folgende Strategien sinnvoll:

Volle Akkus in ein Fach des Fotorucksacks / der Fototasche , leere in ein anderes
Um leere Akkus ein Gummiband wickeln
Volle und leere Akkus in deutlich unterscheidbaren Behältnissen transportieren

Abbildung: Akku-Transportbehälter mit Ladeanzeige. Rot umrandet: Der Akkubehälter hat ein Symbol für "volle Ladung" und der Akku ein Dreieck. Ist der Akku so eingelegt, dass das Dreieck auf das Symbol zeigt, weiß ich, dass der Akku voll ist. Leere Akkus lege ich so in den Behälter, dass das Dreieck dort nicht zu sehen ist.

Abbildung: Volle und leere Akkus in unterschiedlichen Behältnissen. Aktuell habe ich volle Akkus in einem grünen Beutel, leere in einem rötlichen.

Damit sie nicht "tiefentladen" und dann defekt werden, lade ich jedes halbe Jahr alle Akkus auf, egal ob diese benutzt wurden oder nicht. Dies führe ich am Vortag der noch erforderlichen Umstellung von Sommer- auf Winterzeit und umgekehrt durch.

Elmar Baumann, 29.08.2019.

Letzte Bearbeitung: 30.08.2019.

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