Welche Batterie ist die beste? Wahl zwischen Alkali, Zink, Lithium-Ionen und Blei-Säure

Inhalt

• Welcher Batterietyp?
• Glossar
• Nicht wiederaufladbare Batterien (Primärzellen)
• Wie können Sie Batterien testen?
• Wiederaufladbare Batterien (Sekundärzellen)
• Vor- und Nachteile von wiederaufladbaren Batterien
• Vorteile
• Nachteile
• Verwenden von Akkus als Ersatz für Nicht-Akkus
• Welche Batterie hält am längsten?
• Verwenden von "flachen" AA-Batterien
• Entfernen Sie die Batterien aus dem Gerät, wenn Sie es nicht verwenden!
• Verweise
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• Fragen & Antworten

Eugene ist ein qualifizierter Steuerungs- / Instrumentierungsingenieur Bsc (Eng) und hat als Entwickler von Elektronik und Software für SCADA-Systeme gearbeitet.

Welcher Batterietyp?

Es gibt heute verschiedene Arten von Batterien auf dem Markt: verschiedene Größen, verschiedene Technologien, verschiedene Spannungen, wiederaufladbare Einweg- und Einweg-Einwegartikel. Woher wissen Sie, welche Sie verwenden sollen? Dieser Artikel enthält einige grundlegende Fakten zu den verschiedenen verfügbaren Batterietypen.

Glossar

Zelle. Ein Gerät, das aus einer chemischen Reaktion eine Spannung erzeugt und Strom zur Stromversorgung elektronischer oder elektrischer Geräte, Geräte oder Werkzeuge liefern kann. Beispiele sind AA-, AAA-, C- und D-Zellen. Obwohl diese technisch als "Zellen" bezeichnet werden, werden sie üblicherweise als "Batterien" bezeichnet.

Batterie. Eine einzelne Zelle kann nur eine niedrige Spannung erzeugen, typischerweise 1,2, 1,5 oder 3,6 Volt. Batterien bestehen aus mehreren Zellen, die in Reihe geschaltet sind, so dass sich die Spannungen addieren. So besteht beispielsweise eine 9-Volt-PP3-Batterie (MN1604) aus sechs übereinander gestapelten Flachzellen, um 6 x 1,5 = 9 Volt zu erzeugen. Die Zellen sind von einer Außenhülle eingekapselt. Eine Blei-Säure-Autobatterie besteht aus 6 Zellen in Reihe, um 12 Volt zu erzeugen.

Nicht wiederaufladbar oder primärBatterien. Diese werden entsorgt, sobald sie "flach" werden und ihre gespeicherte Energie aufgebraucht ist.

Wiederaufladbare Sekundärbatterien. Diese können mit Ladung oder Energie "gefüllt" und mehrfach verwendet werden.

Kapazität. Die Ladungsmenge, die ein Akku enthält. Es wird in Milliamperestunden (mAh) oder Amperestunden (Ah) gemessen.

Weitere Informationen zu Volt, Strom, Ampere, Watt und Elektrizität finden Sie in meinem leicht verständlichen Handbuch: Watt, Ampere und Volt, Kilowattstunden (kWh) und Elektrogeräte - Grundlegende Elektrizität erklärt.

CRV3 3 Volt nicht wiederaufladbare Lithiumbatterie neben einer AA-Zelle zum Größenvergleich.

Nicht wiederaufladbare Batterien (Primärzellen)

Nicht wiederaufladbare oder primäre Zellen sind in allen Standardgrößen und -spannungen erhältlich: AA, AAA, C, D und PP3 (MN1604). Die nominelle Zellenspannung beträgt 1,5 Volt und 9 Volt für den kleinen quadratischen PP3-Typ.

Es gibt mehrere weit verbreitete Technologien:

• Zinkkohlenstoff. Dies waren die ersten weit verbreiteten nicht wiederaufladbaren Zellen. Sie haben eine Kapazität zwischen einem Viertel und einem Fünftel der Kapazität alkalischer Zellen. Sie haben einen relativ hohen Innenwiderstand und sind daher besser für Geräte mit geringem Stromverbrauch wie Radios, Spielzeug und Brenner mit geringem Stromverbrauch geeignet. Sie arbeiten bei niedrigen Temperaturen nicht gut und hohe Temperaturen können den Elektrolyten austrocknen.

• Zinkchlorid. Dies ist eine Verbesserung gegenüber Zinkkohlenstoff mit einer um 50% höheren Kapazität, einer höheren Stromabgabekapazität und einer verbesserten Leckfestigkeit. Sie haben auch eine bessere Leistung bei niedrigen Temperaturen und eine längere Haltbarkeit.

• Alkalisch. Diese haben gegenüber Zinkbatterien mehrere Vorteile. Die Kapazität ist drei- bis fünfmal höher, sie können eine hohe Stromabgabe liefern, sie haben eine gute Leistung bei hohen und niedrigen Temperaturen und sie haben eine lange Haltbarkeit und verlieren etwa 5% der Kapazität pro Jahr. Alkalibatterien sind jedoch im Vergleich zu Zinkzellen am teuersten, aber der Preisunterschied hat sich in den letzten 20 Jahren verringert, da die Produktion gestiegen ist. Die Kapazität von alkalischen Zellen hängt in hohem Maße von der aktuellen Belastung ab. Bei niedrigen Strömen kann eine AA-Zelle eine Kapazität von 3AH haben, diese kann jedoch bei einem Stromverbrauch von etwa 1 Ampere (was typisch für Geräte mit hohem Stromverbrauch ist) auf weniger als 1 AH abfallen.

• Lithium. Die Lithiumbatteriespannungen liegen zwischen 1,8 und 3,7 Volt. Die Batterien sind im Vergleich zu Alkalizellen teuer, haben aber eine höhere Energiespeicherdichte. Sie eignen sich für Anwendungen mit hohem Strombedarf und die Ausgangsspannung ist während der Entladung im Gegensatz zur Steigungsspannungscharakteristik anderer Primärzellen konstant. Lithiumzellen sind sehr lange haltbar und der Kapazitätsverlust beträgt nur etwa 0,5% pro Jahr. Es gibt verschiedene Arten:

• 3-Volt-Lithiumzellen im CRV3-Format, das wie zwei AA-Zellen nebeneinander ist. Dies ermöglicht die Verwendung als Ersatz für Geräte, die zwei oder vier AA-Zellen nebeneinander aufnehmen.
• 3 Volt CR123A Zellen werden häufig zur Stromversorgung von Digitalkameras und drahtlosen Sensoren in Sicherheitsalarmsystemen verwendet.
• Lithium-Eisendisulfid-Zellen der Größe AA. Diese haben eine Zellenspannung von ungefähr 1,8 Volt Leerlauf und fallen auf ungefähr 1,7 Volt ab, wenn sie fast leer sind. Sie haben eine Haltbarkeit von etwa 20 Jahren.
• 3-Volt-Lithium-Knopfzellen werden üblicherweise verwendet, um Uhren anzutreiben.

Ein Vorteil gegenüber alkalischen Zellen besteht darin, dass sie nicht zum Auslaufen neigen, was wichtig ist, wenn sie in teuren Geräten verwendet werden. Ein Batterieleck kann zu ernsthafter Korrosion von Metallverbindungen und anderen Teilen führen.

Wie können Sie Batterien testen?

Dies ist ein kostengünstiger, benutzerfreundlicher Universal-Batterieprüfer, der für 1,5-Volt-AA-, AAA-, C- und D-Zellen sowie für kleine quadratische 9-Volt-Batterien vom Typ "PP3" (MN1604) geeignet ist, die häufig in Digitalmultimetern verwendet werden. Es ist aber für alkalische, NiMH- und NiCD-Zellen geeignet nicht Lithiumzellen.

Auf einer analogen Skala wird angezeigt, ob der Akku leer, schwach oder voll aufgeladen ist.

Hochleistungsbatterien mit hohem Stromverbrauch

"High Power", "High Drain", "Long Life" sind Begriffe, die häufig auf der Verpackung von AA-, AAA-, C-, D- und PP3-Batterien vorkommen, normalerweise wenn sie in großen Packungen in günstigen Kellergeschäften verkauft werden. Es ist wichtig zu wissen, dass dies Marketingbegriffe sind und die Batterien Zinkkohlenstoff- oder Zinkchlorid-Typen mit relativ geringer Kapazität sein können. Stellen Sie sicher, dass auf der Verpackung tatsächlich Alkali angegeben ist, um die leistungsstärkste Batterie mit hoher Kapazität und langer Haltbarkeit zu erhalten.

Wiederaufladbare Batterien (Sekundärzellen)

Diese als Sekundärzellen bekannten Zellen sind in allen gängigen Größen erhältlich. Die nominelle Zellenspannung beträgt 1,2 Volt und 8,4 Volt für die kleine quadratische PP3-Zelle (MN1604).

• NiCd. Nickel-Cadmium-Batterien waren die ersten allgemein erhältlichen wiederaufladbaren Zellen. NiCads leiden unter einem Memory-Effekt-Phänomen. Wenn Sie den Akku einfach weiter aufladen, anstatt ihn vollständig zu entladen, "merkt" sich der Akku den Punkt, an dem er aufgeladen wurde, und verliert bis zu diesem Punkt tendenziell an Kapazität und Entladung. Der Ladungsverlust während der Lagerung beträgt ca. 20% pro Monat. Die Batterien haben einen geringen Innenwiderstand und können bei Bedarf einen hohen Strom erzeugen, wenn sie in Geräten mit mäßiger Leistung verwendet werden. Die Spannung bleibt während der Entladung relativ konstant.

• NiMH. Nickel-Metallhydrid-Batterien sind eine Verbesserung gegenüber NiCd. Sie haben eine höhere Kapazität für eine bestimmte Batteriegröße, ohne jedoch ein Memory-Effekt-Phänomen aufzuweisen. Sie können auch eine höhere Leistung für Geräte mit hohem Strombedarf liefern. Die Spannung ist während der Entladung relativ konstant. Der Nachteil von NiMH-Akkus besteht darin, dass sie relativ schnell die Ladung verlieren, etwa 30% pro Monat. Es sind jedoch NiMH-Zellen mit LSD oder geringer Selbstentladung erhältlich.

• Wiederaufladbare Lithium-Ionen (Li-Ionen). Diese Zellen werden zur Herstellung der Batterien für schnurlose Werkzeuge, Laptops, Camcorder usw. verwendet. Die Zellenspannung beträgt je nach Chemie normalerweise 3,2 V bis 3,7 V. Diese Zellen haben im Vergleich zu anderen Typen die höchste Energiedichte. Ihre Größe unterscheidet sich etwas von AA- oder AAA-Zellen, und auch ihre Spannung ist unterschiedlich, so dass sie bei diesen Typen nicht weniger ersetzt werden müssen (einige Hersteller produzieren jedoch jetzt Lithium-Ionen mit dem gleichen Größenformat wie AA- und AAA-Zellen mit Spannungsabfall -geregelt auf 1,5 Volt). Einige taktische LED-Taschenlampen sind für die Verwendung von Lithium-Ionen-Zellen CR123A oder 181650 ausgelegt. Überprüfen Sie jedoch vor der Verwendung die technischen Daten der Taschenlampe. Lithium-Ionen-Zellen müssen mit einem speziellen Ladegerät aufgeladen werden, das für diesen Zweck entwickelt wurde.

• Blei-Säure-Gel-Batterien. Diese werden häufig als Pufferbatterie in Alarmtafeln verwendet, werden jedoch häufig in Hochleistungsbrennern verwendet. Sie sind im Vergleich zu Lithiumzellen relativ kostengünstig. Die Nennspannung beträgt entweder 6 oder 12 Volt. Es ist wichtig, ein geeignetes dreistufiges Ladegerät für diese Batterietypen zu verwenden, um deren Lebensdauer zu maximieren. Im Gegensatz zu anderen Batterietypen können sie auch beschädigt werden, wenn die Spannung über einen längeren Zeitraum unter 10 Volt (bei einer 12-Volt-Batterie) fallen darf. "Yuasa" ist ein bekannter Hersteller von Gelbatterien.

Vor- und Nachteile von wiederaufladbaren Batterien

Batterien können wiederaufladbar oder nicht wiederaufladbar sein. Nicht wiederaufladbare Batterien können nur einmal verwendet werden und müssen dann ersetzt werden. Wiederaufladbare Batterien können bis zu 500 Mal aufgeladen werden.

Vorteile

• Kann mehrere hundert Mal aufgeladen werden, bevor sie keine Ladung mehr halten können.
• Sie können aufgrund ihres geringen Innenwiderstands einen hohen Stromausgang erzeugen. Dies bedeutet, dass sie Geräte mit einem hohen Strombedarf versorgen können.

Nachteile

• Teuer in der Anschaffung als nicht wiederaufladbare, aber nicht sehr viel teurer.
• Verlieren Sie ihre Ladung im Laufe der Zeit durch Selbstentladung, auch wenn Sie sich nicht in einem Gerät befinden. Dies kann bis zu 30% pro Monat betragen. Ein Akku wird also nie vollständig aufgeladen, wenn Sie ihn verwenden, es sei denn, Sie halten ihn konstant auf Erhaltungsladung. Neuere NiMH-Akkus halten die Ladung länger. Lithium-Ionen-Zellen weisen jedoch eine sehr geringe Selbstentladung auf, so dass dieses Problem weniger problematisch ist
• Die Kapazität von wiederaufladbaren NiCd- oder NiMH-Zellen ist geringer als die von alkalischen Zellen.

Verwenden von Akkus als Ersatz für Nicht-Akkus

Da die Spannung einer wiederaufladbaren NiMH-Zelle im Vergleich zu 1,5 Volt einer nicht wiederaufladbaren Zelle etwa 1,2 V beträgt, kann dies bei einigen Geräten zu Problemen führen. Ein Gerät wie eine Taschenlampe funktioniert einwandfrei, da keine elektronischen Schaltkreise vorhanden sind und die Taschenlampe nur so lange läuft, bis die Batterie leer ist.

Einige elektronische Geräte verfügen über eine Spannungsüberwachungsschaltung, die eine Warnung vor niedrigem Batteriestand ausgibt und das Gerät ausschaltet, wenn die Spannung auf einen bestimmten Wert abfällt. Da NiMH-Akkus eine niedrigere Spannung haben, geschieht dies schneller, was zu einer geringeren effektiven Nutzungsdauer einer Ladung führt. Außerdem funktionieren einige Geräte aufgrund der niedrigeren Spannung dieser Zellen möglicherweise nicht einmal. Überprüfen Sie Ihr Handbuch für Ratschläge.

Welche Batterie hält am längsten?

1. Lithium
2. Alkalische nicht wiederaufladbare

Lithiumbatterien haben die höchste Kapazität und halten am längsten. Alkalische nicht wiederaufladbare Batterien stehen an zweiter Stelle, haben eine lange Haltbarkeit, eine geringe Selbstentladung und sind kostengünstig.

Verwenden von "flachen" AA-Batterien

Wenn ein Gerät anzeigt, dass die Batterien leer sind, liegt dies häufig daran, dass Elektronik oder Software erkennen, dass die Spannung unter einem Schwellenwert liegt, der ausreicht, um das Gerät zu betreiben. Die verbleibende Energie reicht jedoch häufig aus, um Batterietakte bis zu 6 Monate lang laufen zu lassen.

Entfernen Sie die Batterien aus dem Gerät, wenn Sie es nicht verwenden!

Wenn die Batterien leer sind, wird der Elektrolyt ätzend. Im Laufe der Zeit kann dies durch das Gehäuse einer Batterie fressen und auf Batterieklemmen und Leiterplatten gelangen, wodurch möglicherweise erhebliche Schäden an den Geräten verursacht werden. Wenn Sie Ihre Geräte also längere Zeit nicht verwenden, sollten Sie die Batterien entfernen, bevor ein Leck auftritt.

Verweise

Liste der Batteriegrößen auf Wikipedia.

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Dieser Artikel ist genau und nach bestem Wissen des Autors. Der Inhalt dient nur zu Informations- oder Unterhaltungszwecken und ersetzt nicht die persönliche Beratung oder professionelle Beratung in geschäftlichen, finanziellen, rechtlichen oder technischen Angelegenheiten.

Fragen & Antworten

Frage: Gibt es ein besseres Metall als Li, das wir für Batterien verwenden können?

Antworten: Es befinden sich mehrere Technologien in der Pipeline, die eine höhere Energiedichte, niedrigere Kosten und eine verbesserte Sicherheit versprechen. Dazu gehören Lithiumschwefel, Festkörper unter Verwendung von Graphitanoden, Graphenzellen und Lithiumluft.

Frage: Ich bin ein EET-Student und wir haben ein Klassenprojekt, bei dem wir stündlich Temperatur und Luftfeuchtigkeit messen und das Ergebnis aufzeichnen. Welche Art von Batterien würden Sie wählen?

Antworten: Alkalibatterien der Größe AA oder AAA haben eine Spannung von 1,5 Volt, sodass Sie mehrere in Reihe geschaltete Zellen verwenden können, um z. 3, 4,5, 6 oder 9 Volt für Ihr Instrument. Wenn Sie die Elektronik selbst gebaut haben, können Sie sie mit AA-Zellen in einem Batteriehalter wie dem unter dem folgenden Link betriebenen mit Strom versorgen. Alternativ können Sie die erforderliche Anzahl von Zellen im Messgerät verwenden. Alkalibatterien haben eine hohe Kapazität und sind höher als wiederaufladbare Nickelmetallhydridzellen, sodass sie länger halten, ohne leer zu werden. Außerdem haben Alkalibatterien eine niedrige Selbstentladungsrate, was bedeutet, dass sie auch dann nicht viel Energie verlieren, wenn sie keinen Strom liefern. Wiederaufladbare Zellen haben jedoch eine hohe Selbstentladungsrate und können flach werden, ohne über einen Zeitraum von etwa einem Jahr verwendet zu werden (daher wären sie für ein lang anhaltendes Experiment mit einer Dauer von über einem Jahr nicht sehr nützlich). .

Frage: Welche Batterie ist gut für einen Milchschaum?

Antworten: Dies hängt von der Größe der Batterien ab, die verwendet werden können. Idealerweise Lithium, wenn es für Lithium ausgelegt ist, sonst Alkalien.

Frage: Wir verwenden drahtlose Mikrofone für eine Frage- und Antworteinstellung, zwei Stunden am Tag, 6 Tage die Woche. Mikrofone mit einer einzigen wiederaufladbaren AA-Batterie. Nach jedem Tag werden die Mikrofone wieder auf die Ladeschale gestellt. Würden Sie für diese Situation Ni oder Li Batterien empfehlen?

Antworten: Das hängt vom Ladegerät ab. Ein Ladegerät ist nur für eine bestimmte Batterietechnologie ausgelegt. dh NiCd, NiMh oder Lithium. Sie müssen also ein Handbuch für das Ladegerät finden und sehen, was sie empfehlen.

Frage: Entspricht eine 3LR12-Batterie der 3R12?

Antworten: Ja. Es war eine 4,5-Volt-Batteriegröße, die bis in die 80er Jahre häufig in kleinen Taschenlampen verwendet wurde.