Warum Nickel-Metallhydrid-Akkus (NiMH) wählen?

Nickel-Metallhydrid-Batterien (NiMH) stellen eine bedeutende Weiterentwicklung gegenüber ihren Vorgängern, den Nickel-Cadmium-Batterien (NiCd), dar. Der Begriff "metal" in NiMH bezieht sich nicht auf ein einzelnes Metall, sondern auf eine komplexe Legierung. Diese Legierungen, bekannt als Metallhydride, bestehen aus verschiedenen Metallen und sind für die Fähigkeit der Batterie verantwortlich, Energie zu speichern und freizugeben. Zu den am häufigsten in NiMH-Batterien verwendeten Metallhydridlegierungen gehören die Strukturen AB5 und AB2. In AB5 ist der Teil "A" eine Mischung aus Seltenerdmetallen oder Titan (Ti), während der Teil "B" aus Metallen wie Nickel (Ni), Kobalt (Co), Mangan (Mn) und manchmal Aluminium (Al) besteht. Bei Batterien mit höherer Kapazität sind die Legierungen häufig vom Typ AB2, wobei "A" typischerweise Titan (Ti) oder Vanadium (V) und "B" Zirkonium (Zr), Nickel (Ni) oder eine Mischung aus Chrom (Cr), Kobalt (Co), Eisen (Fe) und Mangan (Mn) ist.

Diese Metallhydridverbindungen spielen eine Schlüsselrolle bei der Speicherung und Freisetzung von Wasserstoffionen in der Batterie. Beim Laden setzt der Kaliumhydroxid-Elektrolyt (KOH) in der Batterie Wasserstoffionen (H+) frei, die von der Metallhydridlegierung absorbiert werden. Dadurch wird die Bildung von Wasserstoffgas (H2) verhindert und Druck und Volumen in der Batterie aufrechterhalten. Beim Entladen werden die Wasserstoffionen durch den umgekehrten Prozess wieder freigesetzt und versorgen das Gerät mit Strom.

1.Gewichtsvergleich

In Bezug auf die Spannung haben sowohl NiMH- als auch NiCd-Akkus eine durchschnittliche Spannung von 1,2 V pro Zelle, während Lithium-Ionen-Akkus (Li-Ion) eine deutlich höhere Spannung von 3,6 V pro Zelle haben. Diese höhere Spannung bei Li-Ion-Akkus bedeutet, dass bei gleicher Leistungsabgabe weniger Akkus benötigt werden, was sowohl das Gewicht als auch die Größe des endgültigen Akkupacks reduziert. Während das Gewicht eines Li-Ion-Akkus für eine einzelne Zelle dem eines NiCd-Akkus ähnelt, ist der NiMH-Akku aufgrund seiner geringeren Spannung tendenziell schwerer. Obwohl NiMH-Akkus im Vergleich zu NiCd-Akkus eine bessere Leistung bieten, können sie im Vergleich zu Li-Ion-Lösungen zu etwas sperrigeren Akkupacks führen.

2.Memory-Effekt

Der Memory-Effekt bezeichnet ein Phänomen, bei dem sich eine Batterie an einen Teilentladezyklus erinnert und ihre gesamte Kapazität verlieren kann, wenn sie vor ihrer vollständigen Entladung ständig wieder aufgeladen wird. NiMH-Batterien leiden wie NiCd-Batterien unter einem Memory-Effekt, obwohl dieser weit weniger ausgeprägt ist. Der Memory-Effekt bei NiMH ist deutlich geringer als bei NiCd-Batterien, aber immer noch größer als bei Lithium-Ionen-Batterien. Um dieses Problem zu verhindern oder zu verringern, wird empfohlen, alle paar Monate, normalerweise alle drei Monate, einen vollständigen Lade-Entladezyklus durchzuführen. Der Memory-Effekt bei NiMH-Batterien ist jedoch nicht so problematisch wie bei NiCd-Batterien und kann in vielen praktischen Anwendungen ignoriert werden.

Lithium-Ionen-Akkus hingegen sind für ihren nahezu vernachlässigbaren Memory-Effekt bekannt. Benutzer von Lithium-Ionen-Akkus müssen sich keine Sorgen über eine teilweise Entladung ihres Akkus vor dem Aufladen machen, was sie benutzerfreundlicher macht. Die Einfachheit und Benutzerfreundlichkeit von Lithium-Ionen-Akkus tragen wesentlich zu ihrer Beliebtheit in modernen elektronischen Geräten bei.

3.Selbstentladungsrate

Selbstentladung ist das natürliche Phänomen, bei dem eine Batterie Ladung verliert, auch wenn sie nicht verwendet wird. Die Selbstentladungsrate ist ein wichtiger Faktor bei der Bestimmung, wie oft eine Batterie wieder aufgeladen werden muss. NiCd-Batterien haben typischerweise eine Selbstentladungsrate zwischen 15 und 30 % pro Monat, während NiMH-Batterien eine etwas höhere Selbstentladungsrate von 25 bis 35 % pro Monat aufweisen. Im Gegensatz dazu sind Lithium-Ionen-Batterien in dieser Hinsicht viel effizienter, mit einer Selbstentladungsrate von nur 2 bis 5 % pro Monat. Diese niedrige Selbstentladungsrate ist einer der Hauptvorteile von Lithium-Ionen-Batterien, da sie ihre Ladung viel länger behalten, wenn sie nicht verwendet werden, wodurch die Notwendigkeit eines häufigen Aufladens verringert wird.

4.Lademethoden

Sowohl NiMH- als auch Li-Ionen-Akkus erfordern beim Laden besondere Aufmerksamkeit, da sie keine Überladung vertragen. Für NiMH-Akkus ist die effektivste Lademethode die Verwendung eines Konstantstrom-Ladesystems mit Abschaltmechanismus (oft alsPICK-SCHNITTSteuerung), die den Ladevorgang stoppt, sobald die maximale Spannung erreicht ist. Li-Ionen-Akkus hingegen verwenden normalerweise eine Lademethode mit konstantem Strom und konstanter Spannung, die sicherstellt, dass der Akku sicher und effizient geladen wird. Das Laden von NiMH- oder Li-Ionen-Akkus mit Ladegeräten, die für NiCd-Akkus entwickelt wurden, wie z. B. solche mit demDelta-V(DV)-Steuerungsmethode kann schädlich für die Batterien sein und zu einer verkürzten Lebensdauer oder potenziellen Schäden führen.