Licht & Energie

06.07.2011

Nickel-Zink-Akkus, die neue Alternative zu Batterien

von Peter

Spielzeugheli

Modell-Hubschrauber: Millionenfach verkauft und mit Batterien betrieben.

Viele Geräte, wie zum Beispiel die millionenfach verkauften Spielzeughubschrauber mit IR-Fernbedienung, benötigen für den Sender Alkaline-Batterien mit einer Spannung 1,5 V/Zelle. Der Grund liegt darin, dass der Antriebsakku des Modellhubschraubers über den Sender geladen wird.

Wenn nun anstelle der 6 Batterien (a 1,5 V) NiCd- (Nickel-Cadmium) oder NiMH- (Nickel-Metallhydrid) Akkus mit lediglich 1,2 V pro Zelle eingelegt werden, ist eine ordnungsgemäße Funktion oder eine schnelle Ladung des Flugakkus nicht immer gewährleistet.


Aufgrund der Unterversorgung von 20% wird der Einsatz von NiCd- bzw. NiMH-Akkus von einigen Geräteherstellern kategorisch abgelehnt oder sogar verboten.

Und das betrifft nicht nur den bereits erwähnten Spielzeughubschrauber.

Abhilfe schaffen in diesem Fall neuartige wieder aufladbare NiZn-Akkus, die eine Spannung von 1,6 V pro Zelle aufweisen. Dieser Akku-Typ wurde bereits vor über 100 Jahren von Thomas Alva Edison patentiert. Allerdings hatten die ersten Akkus nur eine geringe Anzahl von Ladezyklen gehalten. Die Zinkelektrode wurde durch Passivierung sehr schnell unwirksam.

Nickel-Zink-Akkus

Die neue Akku-Generation: NiZn-Akkus.

Erst in den letzten Jahren haben findige Akku-Techniker das Kunststück geschafft und den Akkus die erforderliche Zyklenfestigkeit “eingehaucht”.

Die Verbraucher werden nun dank der cleveren Akku-Technologie ausreichend mit Spannung versorgt und weil nicht ständig neue Batterien nachgekauft werden müssen, werden Umwelt und Geldbeutel gleichermaßen spürbar entlastet.

Übrigens: Bei korrekter Behandlung stehen die NiZn-Akkus im Bezug auf nutzbarer Kapazität und Zyklenfestigkeit den 1,2 V-Akkus in nichts nach. Nur beim Nachladen der Akkus müsst Ihr darauf achten, dass Euer Ladegerät auch wirklich für NiZn-Zellen geeignet ist!

Auf unserer Beratungsseite zu Nickel-Zink-Akkus im Conrad-Shop findet Ihr außerdem noch weitere Tipps zum Thema.

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Schlagwörter: Akkus, Alternative, Batterien, NiZn

46 Antworten zu “Nickel-Zink-Akkus, die neue Alternative zu Batterien”
  1. avatar Kiefer Michael sagt:

    Sehr informativ, interessant, eine vielseitige information. Super.

    Ich werde diesen Blog öfters aufsuchen :lol:

  2. avatar Peter sagt:

    Da stellt sich nur noch die Frage nach Memory-Effekt und – vor allem – wie es mit der Selbstentladung aussieht?

  3. avatar Stefan sagt:

    Nicht sehr informativ. Für 1,5 Volt gibt es doch RAM-Zellen mit den bekannten Nachteilen (Wenige Ladezyklen, nicht hochstromfest). Was sind die Vorteile dieser Technologie? Wie viele Ladezyklen, hochstromfest?

    • avatar Peter sagt:

      Hallo Stefan,
      danke für Deinen Hinweis. Leider hatte ich beim Erstellen des Blogbeitrages noch keine exakteren Informationen vorliegen.
      Wir werden aber voraussichtlich ab dem 19.07.2011 bei den Mignon-Akkus (252000-62) ein Datenblatt zum Download anbieten. Ich hoffe, dass wir auch bald bei den Micro-Akkus (252001-62) ein Datenblatt erhalten.

      Doch soviel schon mal vorab: Die NiZn-Akkutechnologie ist bezüglich Ladezyklen, Selbstentladung und Strombelastbarkeit mit NiMH-Akkus gleicher Bauform und Kapazität vergleichbar. Demzufolge gibt es auch keinen Memory-Effekt und auch nicht die bekannten Nachteile von RAM-Zellen.

  4. avatar Alan Smithee sagt:

    Die Frage nach der Selbstentladung (z.B. im Vergleich zu LSD-NiMH Akkus) wurde nicht beantwortet: “vergleichbar” ist ein äußerst dehnbarer Begriff.
    Außerdem finde ich die Kapazitätsangabe “2500 mWh” einen Etikettenschwindel, insbesondere weil 1,6V * 1500 mAh (wie im Kleingedruckten weiter unten zu finden) nur 2400 mWh ergeben.

  5. avatar Alan Smithee sagt:

    Zu den Ladezyklen: im Datenblatt bei conrad.de steht “The cycles life shall exceed 200 times.”

  6. avatar Alan Smithee sagt:

    Laut “Batterien und Akkumulatoren” von L. Trueb und P. Rüetschli (Springer Verlag 1997), Seite 110, beträgt die Selbstentladung bei Nickel-Zink-Akkus ca. 0,8% pro Tag (siehe z.B. http://books.google.com/books?id=m3IguSaOdL8C&q=nickelzink#v=onepage&q=nickelzink&f=false), d.h. ca. 21% pro Monat.

    • avatar Tanja sagt:

      Hallo Alan, danke für deine Kommentare. Die NiZn-Akkus wurden von Conrad-Mitarbeitern getestet, deshalb können wir dir deine Fragen beantworten:

      „Ettikettenschwindel“ ist die Angabe 2500 mWh nicht. Und zwar, weil deine Rechnung 1,6V * 1500 mAh = 2400 mWh zwar durchaus richtig ist, aber voraussetzen würde das wir bei der Entladung konstante 1,6 V hätten. Die NiZn-Zellen werden bei kompletter Ladung bis 1,9V geladen.

      Je nach Belastung (Entladestrom) sinkt diese Spannung.
      Bei einem Entladestrom von z. B. 200 mA sinkt die Zellenspannung nach einer 80% Entladung noch nicht unter 1,6V. Dadurch ergibt sich der geringe Unterschied (rechnerisch/vermessen). Rechnerisch (2500 mWh/1500 mAh) kommt man auf eine durchschnittliche Zellenspannung bei der Entladung von 1,66 V, was bei dem geringem Entladestrom in unserem Test auch nachzuvollziehen war und ist.

      Zur Selbstentladung: In unserem Conrad-Shop-Datenblatt steht „Kapazität nach 28 Tagen Lagerung = mindestens 60%“, laut Angaben des Herstellers. Das entspricht in etwa der Selbstentladung von Standard-NiMH-Zellen. Die LSD-Zellen erreichen hier deutlich bessere Werte (nach 12 Monaten mindestens 75%), wobei die Selbstentladung größtenteils in den ersten 1-2 Monaten erfolgt, danach sinkt die Selbstentladung.

      Viele Grüße und ich hoffe, wir konnten dir ein Stück weit Klarheit verschaffen.

      • avatar Putzi sagt:

        Hallo,

        ich lebe in Südeuropa und hier haben die “alten” Nickel-Cadmium Akkus bei Durchschnittstemperaturen von rund 30° im Sommer eine hohe Selbstentladung. So stark, daß schon nach geschätzten 14 Tagen die Bohrmaschine nicht mehr dreht, beispielsweise.

        Unter anderem aus diesem Grund wäre eine preisgünstige und robuste Alternative sehr interessant.

        a) Gibt es nähere Angaben zur Selbstentladung der NiZn Akkus bei solchen Temperaturen?

        b) Was passiert mit diesen Zellen bei Tiefentladung?

        c) Wie stark altern die NiZn Akkus, rein durch verstreichende Zeit?

        d) Was passiert mit diesen Akkus bei umgepolter Ladung, wie es bei ungleichen Akkus vorkommt, die in Serienschaltung hoch belastet werden? (Beispiel Bohrmaschine)

        Die angesprochenen Bereiche sind wichtig für diesen neuen Akkutyp, um sich gegen die anderen Verfahren wie NiMh und LiIon zu behaupten.

  7. avatar Peter sagt:

    Hallo Putzi,
    Deine Fragen haben wir zu unserem zuständigen Einkäufer weitergeleitet. Die Antworten hat er jeweils unter die Fragen geschrieben.

    a) Gibt es nähere Angaben zur Selbstentladung der NiZn Akkus bei solchen Temperaturen?
    Antwort:
    NiZn haben ein größeres Temperaturfenster als NiCd-Akkus.Bei 30 Grad Celsius ist keine wesentlich erhöhte Selbstentladung zu erwarten.

    b) Was passiert mit diesen Zellen bei Tiefentladung?
    Antwort:
    Gegenüber NiCd eher unproblematisch.

    c) Wie stark altern die NiZn Akkus, rein durch verstreichende Zeit?
    Antwort:
    Die Selbstentladung liegt bei NiZn auf dem Niveau von NiMH-Akkus. Also etwa bei 1% pro Tag.

    d) Was passiert mit diesen Akkus bei umgepolter Ladung, wie es bei ungleichen Akkus vorkommt, die in Serienschaltung hoch belastet werden? (Beispiel Bohrmaschine)
    Antwort:
    Hierzu liegen uns noch keine Erfahrungswerte vor.

  8. avatar Stefan sagt:

    Popelige 200 Ladezyklen und Selbstentladung auf dem Niveau von NiMh. Das klingt so, als würde man von allen Systemen die NACHTEILE miteinander kombinieren. Wo lag nochmal gleich der Vorteil? Achja, die 1,5 Volt. Leider benötigen die allerwenigsten Geräte diese Spannung wirklich. Sorry aber das ist genau so eine Totgeburt wie die RAM-Zellen. Redet heute kein Mensch mehr von. Wenn ein Gerät wirkich diese Spannung benötigt und nicht auch auf Akkubetrieb ausgelegt ist, ist es bereits broken by design und man sollte es einfach nicht kaufen. Bei anständigen Geräten kann man im Setup oder mit einem kleinen Schalter wählen, ob man es mit Batterien oder Akkus betreiben möchte. Wenn man dann noch die Anschaffungskosten für Akkus und Spezialladegerät betrachtet, fährt man mit Batterien von Aldi oder Lidl wahrscheinlich besser. Ich mach mal das Orakel: In fünf Jahren sind diese Akkus wieder aus dem Sortiment verschwunden und kein Mensch redet mehr von.

    • avatar Putzi sagt:

      Danke schonmal für die Antworten.

      mit
      c) Wie stark altern die NiZn Akkus, rein durch verstreichende Zeit?

      meinte ich: verschleißen oder korrodieren diese Akkus MIT DER ZEIT, wie es ja von der LiIon Technik bekannt ist (dort sagt man, nach ca 3 Jahren seien die Akkus durch die Zeit schon verbraucht), oder verhalte sie sich eher wie NiCd, die man bei kühler Lagerung und ungeladen leicht mehrere Jahre in den Winterschlaf schicken kann und danach sind sie wieder frisch?

      An Stefan:
      200 Ladezyklen halte ich für ausreichend. Ich vermute, daß weniger als 5% der Anwender überhaupt über 30 Ladezyklen kommen.

      Die NiZn Technologie könnte die Lücke füllen zwischen NiCd/NiMh und LiIon, deren Technik ja einiges Gefahrenpotential birgt, wenn nicht gegen unsachgemäßen Gebrauch Vorkehrungen getroffen werden.

      Sprich: Die NiZn Technologie könnte die Vorteile der höheren Spannung, wie bei LiIon, mit der Zuverlässigkeit und Robustheit von NiCd/NiMh kombinieren?

      soweit

      Putzi

  9. avatar Peter sagt:

    Hallo Putzi,
    schade, denn exakt lässt sich Deine Frage so noch nicht beantworten. Da es sich ja um eine neuartige Akkugeneration handelt, bei der wir die ersten Testmuster vor etwas mehr als einem Jahr erhalten haben, müssen wir erst unsere Testergebnisse abwarten.

    Laut Rücksprache mit einem Kollegen aus der Mustertestabteilung, der einen Teil der eingelagerten Zellen nach 1 Jahr vermessen hat, haben die Zellen durch die 12 monatige Lagerung keinen nennenswerten Kapazitätsverlust erlitten.

    Ob sich die chemische Alterung bei den restlichen Zellen durch Lagerzeiten von 2, 3 oder mehr Jahren ebenso wenig bemerkbar macht, können wir zum jetzigen Zeitpunkt leider noch nicht sagen.

  10. avatar Jürgen sagt:

    Hallo!

    Die Nickel-Zink-Akkus sind eine interessante Innovation! Bevor man sie anwendet, sollte man sie aber testen. Nicht in jedem Gerät werden sie angemessen funktionieren!

    Mit einem ersten Satz AA-Zellen und einem NiZn-Voltcraft-Lader habe ich verschiedene Lade- und Entlade-Versuche gemacht. Laut Datenblatt ist die Entladeschlussspannung 1,2 V. Das ist unrealistisch. Wenn überhaupt, dann beenden elektronische Geräte die Nutzung bei einer Zellspannung von 1,0V. Eine definierte Entladung mit Ermittlung der Kapazität habe ich mit dem Voltcraft-Lader IPC-1L im Refresh-Mode vorgenommen. Hier wird die Entladung bei Unterschreiten von 1,0V beendet und die erreichte Kapazität angezeigt. Den anschließenden Ladevorgang in diesem Gerät breche ich dann ab und lade mit dem NiZn-Lader weiter. So wird also jede Zelle individuell mit 500mA bis zum Ladeschluss geladen und mit 100mA bis zur Unterschreitung von 1,0V entladen.

    Hier die Resultate:
    Das vollständige Laden mit dem NiZn-Lader dauert etwa 8 Stunden.
    Tatsächlich werden die Zellen auf 1,90V aufgeladen! Kurze Zeit später sinkt die Leerlaufspannung auf 1,85V. Während der Entladung mit 100mA liegt die Klemmspannung lange Zeit zwischen 1,70 und 1,60V. Bei Unterschreiten von 1,40V fällt dann die Spannung innerhalb weniger Minuten auf 1,00V ab.

    Die entnommene Ladung lag bei vier Versuchen ungefähr bei 1400mAh. Toleranzen von +/-3% kommen vermutlich auf das Konto des IPC-1L. Dass die angegebenen 1500mAh nicht geschafft wurden, kann an den Akkus aber auch am Ladegerät liegen!

    Seit drei Tagen lagern nun die voll geladenen Zellen bei 24°C. Aktuell betragen die Klemmspannungen im Leerlauf 1,82V, 1,82V, 1,82V und 1,77V. Heißt das, dass bereits nach vier Ladezyklen die Selbstentladung einer Zelle gegenüber den anderen größer geworden ist?

    Soweit meine Resultate,
    Jürgen.

    • avatar Peter sagt:

      Hallo Jürgen,
      unser Kollege aus der Abteilung Mustertest hat Deinem Kommentar noch ein paar ergänzende Worte (Fettschrift) beigefügt.

      Hier die Resultate:
      Das vollständige Laden mit dem NiZn-Lader dauert etwa 8 Stunden.
      Tatsächlich werden die Zellen auf 1,90V aufgeladen! Kurze Zeit später sinkt die Leerlaufspannung auf 1,85V. Während der Entladung mit 100mA liegt die Klemmspannung lange Zeit zwischen 1,70 und 1,60V. Bei Unterschreiten von 1,40V fällt dann die Spannung innerhalb weniger Minuten auf 1,00V ab. Richtig beobachtet.

      Die entnommene Ladung lag bei vier Versuchen ungefähr bei 1400mAh. Toleranzen von +/-3% kommen vermutlich auf das Konto des IPC-1L. Dass die angegebenen 1500mAh nicht geschafft wurden, kann an den Akkus aber auch am Ladegerät liegen! Auch richtig beobachtet. Bei der Bestimmung der Kapazität (1500 mAh) wurde eine sehr präzise I-U-Ladung angewendet (konstanter Ladestrom bis 1,9 V – konstante Ladespannung bis der Ladestrom unter 20 mA gesunken ist). Diese aufwändige Ladung kann mit den erforderlichen geringen Toleranzen nicht zu einem akzeptablen Preis in einem Lader umgesetzt werden. Es wurde daher bei dem NiZn-Lader der Kompromiss eingegangen, unter den ungünstigsten denkbaren Umständen eine Überladung zu vermeiden, zugunsten einer hohen Zyklenfestigkeit. Dies kann zu den festgestellten Ergebnis führen.

      Seit drei Tagen lagern nun die voll geladenen Zellen bei 24°C. Aktuell betragen die Klemmspannungen im Leerlauf 1,82V, 1,82V, 1,82V und 1,77V. Heißt das, dass bereits nach vier Ladezyklen die Selbstentladung einer Zelle gegenüber den anderen größer geworden ist? Die gemessenen Unterschiede können verschiedenen Ursachen haben (=> eine Zelle wurde nicht kpl. voll geladen; => eine Zelle zeigt Folgen einer falschen Ladung / Kapazitätsverlust; => leicht abweichende Zellenchemie / ±3%; => usw.). Von einer Klemmenspannung im Leerlauf auf die Selbstentladung zu schließen, ist sehr wage. Dies kann nur durch eine kpl. Entladung nach Lagerung festgestellt werden.

  11. avatar Jürgen sagt:

    Hallo Peter!

    Danke an den Techniker für seine Anmerkungen. Eine Komplettentladung zur Ermittlung der Restkapazität muss noch etwas warten.

    Für die konservative Ladestrategie im Interesse einer hohen Lebensdauer kann ich Euch nur beglückwünschen! Das gilt überhaupt für das Ladegerät, welches in der Tat eine Einzelschachtüberwachung hat. Hier zu sparen und die Zellen beispielsweise nur paarweise zu laden wäre der falsche Weg.

    Was mir bei den Ladeversuchen noch aufgefallen ist: Schon nach dem ersten Laden war die volle Kapazität von 1400mAh verfügbar. Die nachfolgenden Zyklen erbrachten keine höheren Kapazitäten. Muss man die NiZn-Zellen nicht initialisieren oder formieren, wie das beispielsweise bei NiCd der Fall war?

    Welche Konsequenzen für den Einsatz der NiZn-Zellen ergeben sich aus den ermittelten Parametern? Dazu ein Gedankenexperiment.

    Ich stelle mir Digitalkameras oder Blitzgeräte vor, welche mit einem Satz von vier Zellen betrieben werden. Die Geräte ‘kennen’ die NiZn-Chemie nicht und sind auf Alkaline- oder NiMH-Zellen eingestellt. Hier liegt die Ausschaltschwelle bei 4,0V (entsprechend 1,0V pro Zelle). Beim ersten kurzzeitigen Unterschreiten dieser Spannung schaltet die Logik das Gerät aus. Angenommen, eine Zelle ist etwas schwächer und wird tiefer entladen als die anderen drei. Bei NiMH könnte so das Ausschalten bei 1,2V, 1,2V, 1,2V und 0,4V erfolgen. Das wäre schon eine Tiefentladung, die aber gerade noch tolerierbar ist. Ein vergleichbarer Fall bei NiZn sähe so aus: 1,5V, 1,5V, 1,5V und -0,5V! Die geringfügig schächere und damit keineswegs schlechte Zelle würde umgepolt! Im Allgemeinen bedeutet dies irreversible Veränderungen an der aktiven Masse und künftig erhöhte Selbstentladung. Der Ausfall dieser Zelle wäre vorprogrammiert! Auf Grund des beobachteten steilen Spannungsabfalls am Entladeschluss genügen Unterschiede von wenigen 10 mAh in der Kapazität, um dieses Szenario eintreten zu lassen.

    Nur zum Verständnis. Dies ist kein Fehler der NiZn-Chemie sondern eine Inkompatibilität zwischen bisher vorhandener Elektronik und neuer Akku-Technologie, also ein Markteinführungsphänomen. In ein paar Jahren kennen sicher alle Gerätelogiken die verschiedenen Energiespeicher und verhalten sich adäquat. Zur Zeit aber ist es fahrlässig, die Benutzer mit diesem Problem allein zu lassen. Die würden nämlich von den häufigen Ausfällen einzelner Zellen frustriert sein und sich bald von der neuen Technologie abwenden.

    Eine Lösung kann nur in speziellen Nutzungshinweisen bestehen.

    Zum Beispiel:
    Unabhängig vom Entladezustand vor jeder Anwendung die Akkus voll aufladen.
    Sobald eine Batterieanzeige weniger als Vollladung signalisiert, Akkus aufladen.

    Das Ladegerät mit Einzelschachtsteuerung bringt dann alle Zellen wieder auf den gleichen Ausgangszustand. Und hoffentlich stimmt es, dass NiZn keinen Memoryeffekt kennt!

    Wie man sieht, gibt es noch viel zu testen.

  12. avatar Jürgen sagt:

    Hallo Peter!

    Bei meinem im September gekauften NiZn-Akkusatz habe ich die Selbstentladung gemessen.
    (Nach n Tagen wurde mit 100 mA bis 1V entladen, um die verbliebene Kapazität zu ermitteln.
    Anschließend wurde erneut geladen und entladen, um die aktive Kapazität zum Vergleich
    zu haben. Aus der Differenz bezogen auf die aktive Kapazität und der Lagerdauer folgt die
    Entladung in %/Tag. Ergebnisse nach bisher 6 vollständigen Lade-Entladezyklen bei 24°C
    Lagertemperatur.)

    aktive Kapazität (mAh) 1383 1346 1334 1316
    verblieb. Kapaziät (mAh) 1143 1246 1246 1230
    Selbstentladung (%/Tag) 1,08 0,41 0,33 0,30
    gemessen nach Tagen 16 18 20 22
    offene Klemmspanng (V) 1,75 1,78 1,78 1.78

    Die höchste Selbstentladung hatte tatsächlich jene Zelle, die drei Tage nach Lagerbeginn
    den Spannungsabfall auf 1,77 V zu verzeichnen hatte! Auch bei Testbeginn lag ihre
    Klemmspannung mit 1,75 V am niedrigsten. Mit 1,1%/Tag Selbstentladung liegt sie aber noch
    in der von Dir angegebenen Größenordnung?

    Verblüffend: Je höher die aktive Kapazität, um so höher die Selbstentladung?

    Eines ist nun offensichtlich: Würde man diese vier Zellen als Batterie benutzen, so droht
    durch auf NiMH geeichte Gerätelogiken Tiefentladung und sogar Umpolung einzelner
    Zellen bei hohen Betriebsströmen! Vermutlich geht dies einher mit irreversiblen Veränderungen
    der Zellen bis zu deren Ausfall? Frustrierte Anwender wären vorprogrammiert!

    Die Conrad-Produktingenieure haben – wie Du schreibst – diese Chemie seit einem Jahr in
    Untersuchung. Da müsste das Problem doch aufgefallen sein?

    • avatar Peter sagt:

      Hallo Jürgen,

      sorry aber ich habe erst vor kurzer Zeit gesehen, dass da noch Fragen offen waren, die unser Mustertester noch nicht beantwortet hat. Das wollen wir gleich nachholen:

      Bei meinem im September gekauften NiZn-Akkusatz habe ich die Selbstentladung gemessen. (Nach n Tagen wurde mit 100 mA bis 1V entladen, um die verbliebene Kapazität zu ermitteln. Anschließend wurde erneut geladen und entladen, um die aktive Kapazität zum Vergleich zu haben. Aus der Differenz bezogen auf die aktive Kapazität und der Lagerdauer folgt die Entladung in %/Tag. Ergebnisse nach bisher 6 vollständigen Lade-Entladezyklen bei 24°C Lagertemperatur.)
      Bitte bedenken Sie, dass die gemessenen Unterschiede teilweise in Bereichen liegen, in denen man die Toleranzen der verwendeten Geräte (bei der Ladeelektronik, der Entladung und der systembedingten Meßtoleranz) nicht außer acht lassen darf.

      aktive Kapazität (mAh) 1383 1346 1334 1316
      verblieb. Kapaziät (mAh) 1143 1246 1246 1230
      Selbstentladung (%/Tag) 1,08 0,41 0,33 0,30
      gemessen nach Tagen 16 18 20 22
      offene Klemmspanng (V) 1,75 1,78 1,78 1.78

      In diese nüchterne Berechnung muss jedoch mit einfließen, dass die tatsächliche Selbstentladung direkt nach einer kpl. Ladung eines Akkus am höchsten ist (nicht linear). Es gilt immer: Selbstentladung Tag 1 > Selbstentladung Tag x – unabhängig von der verwendeten Zellenchemie. Die durchschnittliche Selbstentladung pro Tag wird also immer mit der Anzahl der Lagertage sinken. Bei den in dieser Disziplin etwas besseren LowSelfDischarge NiMh-Zellen wird mit (realistischen) Zahlen geworben, die bei 75% Restkapazität nach 1 Jahr liegen und wird feststellen, dass die Restkapazität nach 1 – 2 Monaten bereits auf 80% gesunken ist, dann aber fast nicht mehr vorhanden ist.

      Die höchste Selbstentladung hatte tatsächlich jene Zelle, die drei Tage nach Lagerbeginn den Spannungsabfall auf 1,77 V zu verzeichnen hatte! Auch bei Testbeginn lag ihre Klemmspannung mit 1,75 V am niedrigsten. Mit 1,1%/Tag Selbstentladung liegt sie aber noch in der von Dir angegebenen Größenordnung?
      Laut unseres Datenblattes darf die Selbstentladung nach 30 Tagen 40% nicht überschritten haben. Dies ist jedoch für NiZn-Zellen, wie auch Ihre Messungen wiedergeben, problemlos gewährleistet.

      Verblüffend: Je höher die aktive Kapazität, um so höher die Selbstentladung?
      Ich denke es könnte auch damit zusammenhängen, dass eine “voller” geladene Zelle im Verhältnis mehr Kapazität durch Selbstentladung verliert, als eine weniger (oder teil-) geladene Zelle. Das heißt es ist denkbar, dass eine zu 100% geladene Zelle nach 30 Tagen die nahezu die gleiche Restkapazität hat, als eine zu 95% geladene Zelle nach ebenso 30 Tagen Lagerung – vorrausgesetzt die tatsächlichen Kapazitäten waren exakt gleich. Die kpl. geladene Zelle hat also nur scheinbar eine höhere Selbstentladung. Um dies auszuschließen, muss auch die jeweils geladene Kapazität mit erfasst werden. Diese Überlegung trifft allerdings nicht auf Zelle 1 zu, was andere Gründe haben kann.

      Eines ist nun offensichtlich: Würde man diese vier Zellen als Batterie benutzen, so droht durch auf NiMH geeichte Gerätelogiken Tiefentladung und sogar Umpolung einzelner Zellen bei hohen Betriebsströmen! Vermutlich geht dies einher mit irreversiblen Veränderungen der Zellen bis zu deren Ausfall? Frustrierte Anwender wären vorprogrammiert!
      Dieses Problem ist grundsätzlich bei der Verwendung von Energiezellen zu beachten. Es wird daher auch in den Anleitungen immer darauf hingewiesen, nur gleiche Zellen mit gleichem Ladezustand zu verwenden.
      Bei unseren Messungen mit den NiZn-Zellen haben wir folgendes festgestellt:
      Nachdem eine NiZn-Zelle kpl. entladen wurde, bricht die Spannung in vergleichsweise kurzer Zeit ein. Der dabei gemessene Innenwiderstand dieser Zelle schnellt im gleichen Maß in die Höhe und erreicht so schnell Werte, die unter vergleichbaren Bedingungen bei NiMh-Zellen nicht festgestellt werden können. Dies hat in der Praxis zur Folge, dass bei Impulsströmen relativ schnell die Spannung des kpl. Akkupacks einknickt, wenn eine Zelle bereits seine Kapazität ausgeschöpft hatte. Der Verbraucher wird seinen Dienst quittieren. Ich sehe daher keine Gefahr von vorhersehbaren irreversiblen Zellenschäden. Auch sind mir Rückmeldungen diesbezüglich zum jetzigen Zeitpunkt nicht bekannt.

      • avatar Jürgen sagt:

        Hallo Peter!

        Danke für die Kommentierung.
        Die Regel von der zeitlich abnehmenden Selbstentladung kann ich bestätigen. Nach 129 Tagen hatte ich folgende Selbstentladungen:

        Verbliebene Kapazität (mAh) 1061 931 1186 1052
        Selbstentladung (%/Tag) 0,16 0,23 0,08 0,16

        Die schlechteste Zelle hatte immerhin noch 61% ihrer Kapazität. Das ist erstaunlich gut und für Nickel eher ungewöhnlich.
        Leider liefert die offene Klemmspannung kein brauchbares Kriterium für den verbliebenen Ladezustand. Die Entladekurve ist einfach zu flach, was ja aus Anwendersicht auch nur gut ist!

        Zu Experimenten mit Tiefentladung habe ich momentan keine Lust, zumal im amazon.com von Anwendern das Abblasen von Wasserstoffgas beobachtet wurde?

        Dennoch überlege ich, wie man diese Zellen sachgemäß einsetzt?

        Was passiert zum Beispiel in einer LED-Lenser P5, die mit einer einzigen AA-Zelle arbeitet und dazu mit einem Boost-Wandler die nötige Betriebsspannung für die LED erzugt? Hier ein Vergleich zwischen frischen Alkaline-, NiCd- und NiZn-Zellen. Gemessen wurden jeweils die offene Klemmspannung und der Einschaltstrom.

        Alkaline 1,64V 1,95A 3,2Wpeak
        NiCd 1,43V 1,58A 2,3Wpeak
        NiZn 1,84V 3,60A 6,6Wpeak !

        (Zweibrüder empfiehlt generell, wegen des geringen Innenwiderstands keine Akkus einzusetzen, da dies im Dauerbetrieb zur thermischen Zerstörung führen kann! Man geht also davon aus, dass die Dauerleistung von Alkaline unter die von NiCd fällt.)

        Nach Herstellerangaben hat die LED 3 Watt, aber ob der Sperrwandler so viel oder gar mehr dauerhaft aushält ist ungewiss.

        Oder hier die Blitzfolgezeiten eines YN460II bei voller Leistung:

        Alkaline 4 s
        NiCd 3 s
        NiZn 1 s !

        Die vier Sekunden finden sich in der Bedienungsanleitung. Der Einsatz von Akkus (NiMh) wird generell empfohlen. Der Sperrwandler arbeitet mit einem IGBT, der sich nicht wie ein PowerMOSFET durch Kanalabschnürung schützen kann. Berichte im englischsprachigen Internet sind glaubwürdig, wonach bei intensiver Nutzung Canon-Blitzgeräte mit NiZn-Akkus gestorben sind.

        Wie soll man sich nun als Anwender verhalten?

        Soll man NiZn-Akkus nur in linearen Systemen einsetzen und von Sperrwandlern die Finger lassen? Gibt es Hersteller, die die Unbedenklichkeit des NiZn-Einsatzes für ihre Geräte kundtun? Welche Ergebnisse gibt es im Conrad-Prüflabor?

      • avatar Sven Bötcher sagt:

        Was bedeuten die Aussagen und Feststellungen von Jürgen vom 24.02.2012 für den Anwender in der Praxis? Ich interpretiere das so:

        “DIESE AKKUS KÖNNEN ZU SCHNELL ZU VIEL LEISTUNG ABGEBEN UND DADURCH GEWISSE GERÄTE ZERSTÖREN”

        Habe ich das prinzipiell richtig verstanden und haftet conrad für die Schäden, die diese Akkus anrichten?

        MfG
        Sven Bötcher

        • avatar Peter sagt:

          Hallo Sven,
          nein, dass ist so nicht ganz richtig. NiZn-Akkus können aufgrund des geringeren Innenwiderstandes einen größeren Strom abgeben als Batterien. Aber das muss nicht zwangsläufig dazuführen, dass die damit betriebenen Geräte u. U. zerstört werden. Wie Jürgen schon geschrieben hat, kann es bei Geräten, welche die Batteriespannung transformieren, zu Problemen kommen, falls der Hersteller keine Strombegrenzung eingebaut hat.
          Doch die Frage, ob oder ob nicht begrenzt wird, kann nur der Hersteller des jeweiligen Gerätes beantworten. Nur wenn dieser eine Freigabe für NiZn-Akkus erteilt, ist man als Kunde auf der sicheren Seite. Wenn der Hersteller die Freigabe verweigert, empfehlen auch wir den Einsatz von NiZn-Akkus nicht. Sollte ein Kunde das Gerät dann trotzdem mit NiZn-Akkus bestücken, haftet er selbst für etwaige Folgeschäden.

          Ich bin aber sicher, dass die Hersteller sehr schnell auf die neue Akku-Technologie reagieren werden und neue Geräte entsprechend konzeptionieren. Denn die NiZn-Technologie ist immer stärker im Kommen und wird ihren Siegeszug mit Sicherheit weiter fortsetzen.

  13. avatar Markus Mezger sagt:

    Können die Ni-Zn-Akkus vielleicht doch mit höherwertigen Ladegeräten, welche die Ladespannung elektronisch anpassen, geladen werden?
    Gruß und Dank,
    Markus

    • avatar Peter sagt:

      Hallo Markus,
      nach den uns vorliegenden Informationen ist es nicht möglich die neuen NiZn-Akkus selbst mit höherwertigen herkömmlichen Ladegeräten älterer Bauart, zu laden. Der Grund liegt im Ladeverfahren, das NiZn-Akkus benötigen und das mit dem Ladeverfahren herkömmlicher Akkus nicht 100%ig deckungsgleich ist. Die höhere Ladespannung ist da nur ein wichtiger Punkt, der zu beachten ist. Aber leider spielen da noch andere Faktoren mit.

      Um aber Deine Frage konkret beantworten zu können, solltest Du die genaue Bezeichnung des von Dir eingesetzten Ladegerätes angeben. Wenn das Gerät nicht aus unserem Hause stammt, dann empfehle ich Dir Dich direkt mit dem Händler/Lieferanten in Verbindung zu setzen und den Sachverhalt genau zu klären.

  14. avatar TimTaler sagt:

    Ich habe das NIZN Ladegerät und NIZN Akkus von Conrad:
    Verwendet wurden die Akkus in einer LED Beleuchtung, kein Mischbetrieb mit NIMH Akkus

    Resümee nach 3 Monaten:

    Höhere Spannung klasse, aber die 4 Micro Batterien sind nach ca. 10 Ladezyklen nicht mehr aufladbar, sie werden nur noch heiß. Dies habe ich mit beiden NIZN Ladegeräten von Conrad ausprobiert.

    Einer der Mignon Akkus hat nur noch 70% seiner Kapazität.

    Ausgereift scheint die Technologie noch nicht zu sein, was auch in englischsprachigen Foren zu lesen ist… :evil:

    • avatar Tanja sagt:

      Hallo TimTaler,
      danke für dein (ein wenig ernüchterndes) Feeback nach 3 Monaten NiZn-Testbetrieb.

      Ist es anderen ähnlich wie Tim ergangen? Habt Ihr ähnliche Erfahrungen machen müssen? :?:

  15. avatar TimTaler sagt:

    Genau dieses Phänomen habe ich bei den NiZN Micro Akkus (letzter Satz):
    My first set of four NiZn cells was used for capacity testing and long-term self-discharge testing. They have gone though maybe 20-30 deep discharge/recharge cycles (discharged down to 0.9V only, not 0V) over the past year. As of right now, two out of four cells have already failed, suffering from voltage depression and rapid self-discharge problems. The other two suffered from reduced capacity (~1200mAh, down from the original 1500mAh). The PowerGenix ’1-hour’ charger needs to detect 1.9V during charging, before it can change from constant-current mode to constant-voltage mode. When voltage-depression hits a cell, its voltage cannot reach 1.9V during charging, so the NiZn charger will simply fry the cell!

    • avatar Jürgen sagt:

      Hallo Tanja!

      Eine Woche lang war ich mit drei Blitzgeräten auf Tour, die ich mit NiZn-Akkus betrieb. Nach 150-200 Auslösungen pro Gerät und Tag waren die Akkus nur teilentladen und wurden dann getauscht. Sie kamen am nächsten Tag ins Ladegerät und wurden wieder auf volle Ladung gebracht, ohne sie zu entladen. Das hat mit dem Voltcraft-Lader AN11110 problemlos geklappt. Der CM410 von Conrad hatte mit dem ältesten Akkusatz vom Oktober 2011 Probleme, den (Teil-)Ladezyklus zu beenden, obwohl er bei einem vollständigen Ladezyklus sogar schneller als der AN11110 fertig war. Sehr angenehm war die schnelle Blitzbereitschaft nach dem Auslösen, die dem niedrigen Innenwiderstand und der hohen Zellspannung zu danken ist. Bedenken wegen einer etwaigen Überlastung der Blitzgeräte hatte ich keine, da ihnen die volle Leistung nicht abverlangt wurde. Die ältesten Akkus haben jetzt 10 Zyklen absolviert, also noch kein Alter, welches Lebensdaueraussagen ermöglicht.

  16. avatar Jürgen sagt:

    Zu TimTaler – Ladeprobleme

    Ich kann die Berichte von TimTaler durch eingehende Versuche an einem 6 Monate und etwa 15 Zyklen alten Mignon-Akkusatz bestätigen. Das Problem verschärft sich bei den kleineren Micro-Zellen.
    1.
    Die Zellen erreichen die Ladeschlussspannung von 1,90V nicht mehr.
    Dies führt zur Überladung und damit verbunden zu einer übermäßigen Erwärmung der Zellen, auf die von den Ladegeräten nach meiner Beobachtung nicht reagiert wird.
    Da die Zellenspannung einen negativen Temperaturkoeffizienten hat, sinkt sie mit zunehmender Erwärmung, so dass der ladungsbedingte Spannungsanstieg überkompensiert wird und die Abschaltbedingung nicht mehr erreicht werden kann.
    2.
    Bei meinen zwei Conrad-Ladern tritt dieses Problem unterschiedlich stark in Erscheinung.
    Das zuerst vermarktete Modell AN11110 mit den vier blinkenden LEDs hat eine konservative Ladestrategie, die offenbar in einer niedrigeren Abschaltspannung ihre Ursache hat. Dies führt dazu, dass die Zellen zwar nur ca. 1400mAh Ladung abgeben, aber bislang zumeist den Ladeschluss erreichten.
    Der später auf den Markt gebrachte Charge-Manager CM410 hat in meinem Fall eine messbar höhere Abschaltschwelle. Damit werden die Zellen auf 1500mAh entnehmbare Ladung gebracht, zugleich tritt aber das Problem der Überladung durch nicht Erreichen der Ladeschlussspannung auf.
    3.
    Der CM410 hat drei Ladestufen: 780mA, 250mA und 63mA. Ich habe mehrfach beobachtet, dass Zellen sowohl in der 63mA-Stufe als auch in der 250mA-Stufe die 1,90V-Schaltschwelle nicht erreichten (z. B. bei 250mA 1,845V bei 40°C Zelltemperatur und 2050mAh Ladestand).
    Besonders anfällig für das Überladen waren teilentladene Zellen. Sowohl das unmittelbare Nachladen als auch das Entladen mif nachfolgendem Laden brachte Abschaltprobleme.
    4.
    Das ist offenbar ein Alterungsproblem. Frische Zellen lassen sich mit beiden Ladegeräten angemessen warten.
    Fazit:
    Ich unterstelle, dass hier keine individuellen Fehler in den Ladegeräten vorliegen. Meines Erachtens ist es von der Konzeption her falsch, auf eine feste Ladeschlussspannung zu gehen und nicht zusätzlich das Absinken derselben als Abschaltkriterium zu nehmen. Die unterschiedlichen Lademengen – von 1540 bis 2050 mAh – gleichen keinesfalls unterschiedliche Kapazitäten oder Verwertungseffizienzen aus. Beendet man die Ladung der vier Zellen bei 1600 mAh von Hand, dann kann man bei jeder Zelle mehr als 1400 mAh Kapazität entnehmen. Wenn man also noch einen alten Langsamlader hat und den CM410 nur als Entladegerät verwendet, dann lassen sich diese Zellen durch zeitgesteuertes Laden noch wunderbar verwenden.

    NiZn – was nun?
    Ich muss Conrad-Elektronik eine leichtfertige Markteinführung vorwerfen, die vermutlich zum Scheitern einer interessanten Technologie führen wird. Ich fasse nochmal zusammen, was hier im Blog zusammengetragen wurde:
    Eine individuell sehr unterschiedliche Selbstentladung trifft auf Geräte mit Alkaline- und NiCd-Logiken. Einzelnen Zellen in Batterien droht somit Tiefentladung und Umpolung und damit vorzeitige Alterung.
    Alterung führt zu Spannungsdegradation, welche die Ladegeräte nicht verkraften. Die Folge ist Überladung, Überhitzung und wiederum frühzeitiger Zellenausfall.
    Die hohe Leistungsdichte gefährdet nicht darauf vorbereitete Geräte. Mögliche Schäden entstehen durch Überlastung zum Beispiel von Sperrwandlern und Durchschlag zum Beispiel von Gold-Caps.
    Was fehlt ist eine Kundenberatung, die unmissverstänlich erklärt, wo diese Zellen sinnvoll einzusetzen sind und bei welchen Geräten man NiZn besser nicht anwendet.

    • avatar Peter sagt:

      Hallo Jürgen,
      Deinen Kommentar haben wir an unseren Kollegen in der Mustertestabteilung weitergeleitet und folgende Antwort erhalten:

      Zyklenfestigkeit:
      Bei unseren Langzeittests mit den NiZn-Zellen konnte nach 15 Zyklen lediglich eine Reduzierung von weniger als 1% der Kapazität festgestellt werden. Allerdings wurde dies bei idealen Entlade- und Ladebedingungen gemessen. D. h. die Ladung erfolgte gemäß Datenblatt bei konstanter Raumtemperatur und exakter Überwachung der Ladeparameter. Ebenso wurde die Entladung gemäß EN61951 durchgeführt. Eine Überladung sowie eine Tiefentladung waren dabei ausgeschlossen. Die im Datenblatt angegebene Zyklenfestigkeit lässt sich so tatsächlich erreichen. Dies ist natürlich nicht praxisnah sondern Normativ.

      Zu einer Verwendung unserer NiZn-Akkus in LED-Beleuchtungen (Taschenlampen o. Ä.) würde ich aus zwei Gründen nur bedingt raten. Zum einen können solche Lampen die Batterien tiefentladen. Bei kpl. entladenen Akkumulatoren schalten die Leuchten die Spannungsversorgung nicht ab, sondern belasten weiterhin die Zellen (Taschenlampe wurde nicht abgeschaltet). Dies ist zwar unbedenklich, was die Sicherheit anbelangt, jedoch führt eine solche „Behandlung“ unweigerlich zu Kapazitätsverlusten und damit zu einer geminderten Zyklenfestigkeit. Das zweite, größere Problem sehe ich jedoch bei den LED-Leuchten selbst. Viele Taschenlampen mit einer High-Power-LED als Leuchtmittel haben keine aktive Strombegrenzung integriert. Es wird von der NiMh-Zellen-Spannung ausgegangen und entsprechend ein Vorwiderstand zur Begrenzung des Betriebsstromes berechnet und eingesetzt. Dies kann man auch bedenkenlos so realisieren. Werden jedoch dann Zellen verwendet, die eine höhere Zellenspannung unter Last halten können, so führt dies unweigerlich zu höheren Lastströmen. Die Leuchte arbeitet zwar ebenfalls, jedoch wird sich die Lebensdauer der LED verringern, oder auch der Vorwiderstand überlastet werden. Renommierte Hersteller geben dies auch in ihren Anleitungen an (Verwendung nur mit NiMh-Akkus). Die Verwendung der NiZn-Akkus in Blitzgeräten ist diesbezüglich nicht bedenklich (Akku leer – kein Blitz).

      Unsere beiden Ladegeräte arbeiten übrigens beide mit der gleichen Ladeschlussspannung. Die Ursache für eine scheinbar höhere Abschaltspannung des Charge Manager 410 liegt daran, dass dieses Ladegerät nach einer Ladung mit hohem Strom (ca. 750 mA) nach Erreichen der Ladeschlussspannung mit geringeren Strömen nachladet (in zwei Stufen – 250 mA / 60 mA). Der NiZn-Lader beendet die Ladung nach Erreichen der Ladeschlussspannung. Bei einem „nicht mehr ganz frischem“ Akku ist in der Regel der Innenwiderstand der Zelle höher. Über diesen Widerstand fällt natürlich beim Laden (und Entladen) auch Leistung ab und wird in Wärme umgesetzt. Im extremsten Fall könnte dies auch die Ursache für ein nicht Erreichen der Ladeschlussspannung sein. Beide Ladegeräte würden bei dauerhaften nicht Erreichen der Ladeschlusskriterien ihre Ladung beenden (Sicherheitsabschaltung). In Tests mit im Vorfeld „gefolterten“ Zellen konnten wir ebenfalls feststellen, dass diese sich erwärmt. Eine Zellentemperatur von 40°C beim Laden liegt jedoch im normalen, zulässigen Bereich für die NiZn-Zellen und sollte den Akku nicht zusätzlich schädigen. Höhere Temperaturen konnten bei unseren Tests nicht nachvollzogen werden.

      Ich hoffe diese Ausführungen können zu einem sinnvollen Einsatz unserer Nickel-Zink-Zellen beitragen, von deren Leistungsfähigkeit ich nach wie vor überzeugt bin.

  17. avatar Jürgen sagt:

    Hallo lieber Peter!

    Über die Ausführungen des Kollegen aus der Testabteilung habe ich mich sehr gefreut, auch wenn sie nur annähernd auf meine Fragen eingehen. Dass man aber in diesem Blog fachliche Probleme besprechen kann, ist eine nicht genug zu würdigende Offenheit, für die ich mich bedanke.

    Der Kommentar vom 16. April widmete sich drei Themen, nur zwei davon hatte ich am 3. April angesprochen.

    Zur Zyklenfestigkeit kann man lesen, dass unter normativen Bedingungen (die der Anwender nicht absichern kann) >200 Zyklen möglich sind und bei 15 Zyklen der Kapazitätsverlust kleiner als 1% bleibt. Das können wir so zur Kenntnis nehmen.

    Ich hatte mich aber in ganz anderer Weise geäußert. Ich hatte von einem ‘nichtnormativen’ Verhalten der Conrad-Ladegeräte – speziell des Chargemanagers 410 – berichtet, welches eine drastische Reduzierung der Zyklenfestigkeit zur Folge hat. Ich beobachtete an vier Zellen, die seit sechs Monaten in meinem Bestand sind (ein Produktionsdatum kann ich leider nicht finden) und die ich bis dahin nur zum Testen von Kapazität und Selbstentladung einzeln, d. h. nicht im Batterieverbund unter Einhaltung der Randbedingungen des Datenblatts eingesetzt hatte, Probleme mit den Ladegeräten! Die Angabe von 15 Zyklen sollte nur verdeutlichen, dass die Zellen noch weit von ihrer projektierten Nutzungsgrenze entfernt sind. Das beobachtete Problem, auf welches in diesem Blog zuerst von TimTaler am 26. Januar hingewiesen wurde, war die Überhitzung der Zellen auf Grund des Überladens durch die Ladegeräte. Ich hatte an den betroffenen Zellen während des Ladevorgangs ein Absinken der Klemmspannung beobachtet, obwohl diese mit der eingebrachten Kapazität eigentlich ansteigen sollte. Ich vermutete, dass die Ladegeräte die Zelltemperatur nicht berücksichtigen und daher der Temperaturkoeffizient von etwa -3mV/K den Ladespannungsanstieg überkompensiert. Wenn dem so ist, d. h. wenn die Ladegeräte temperaturunabhängig auf eine fixe Ladeschlussspannung programmiert sind, dann sollte dies ein Grund für eine Änderung an den Ladern sein!

    Im dritten Themenbereich widmete sich Dein Tester den Eigenschaften der Ladegeräte. Zunächst widerspricht er meiner Beobachtung, dass der CM410 auf eine höhere Abschaltspannung programmiert ist. Das ist interessant, denn es könnte sich ja bei meinen Geräten um Toleranzen handeln, die sich aus Bauelementeschwankungen ergeben? Da ich an diese Möglichkeit gedacht hatte, führte ich noch ein zweites Phänomen an: Die Zellkapazität wird von meinen Ladegeräten unterschiedlich genutzt. Nach Ladung mit dem Chargemanager kann ich typischerweise 1500 mAh entnehmen. Beim AN11110 sind es nur 1400 mAh. Ich hatte das am 28. September eine konservative Strategie des AN11110 genannt (die im Interesse einer hohen Zyklenfestigkeit nur zu loben ist), auf welche Dein Kollege aber nicht eingeht. Statt dessen kommt die Geschichte mit dem Innenwiderstand ‘gefolterter’ Zellen, der für die übermäßige Erwärmung zuständig sei. Wie groß war denn der Innenwiderstand bei seinen so behandelten Zellen? Der Innenwiderstand einer ‘gesunden’ Zelle soll laut Datenblatt kleiner als 30mOhm sein. Beim Schnellladen mit 750mA würden 30mOhm mit etwa 17mW zur Erwärmung beitragen, was unterhalb der thermischen Nachweisbarkeit läge. Die Wärme kommt beim Laden zum überwiegenden Teil aus der nicht chemisch umgesetzen Ladeenergie. Bei einer chemischen Umsetzungsrate von 85% wären das 15% der Ladeleistung und somit beim Schnellladen 214mW! Wenn der Innenwiderstand nur den gleichen Teil an Erwärmung beisteuern sollte wie die nicht umgesetzte Ladung, müsste er mehr als 12 mal so groß sein wie der Datenblattgrenzwert! Außerdem würde durch den Spannungsabfall am Innenwiderstand die Klemmspannung um 280mV über der chemischen Spannung liegen, was entgegen der Beobachtung zum vorzeitigen Abbruch der spannungsgesteuerten Ladung führen müsste. Ein Anwachsen des Innenwiderstands würde also die Zellen schützen statt sie zu ‘braten’. Um ein Bauelement in der Größe einer AA-Zelle merklich zu erwärmen sind ganz andere Leistungen erforderlich, die man meines Erachtens nur mit einer nahezu vollständigen Umsetzung der Ladeenergie in Wärme erklären kann, wie das beim Überladen eintritt. Beim Schnellladen mit 750 mA und knapp 1,9 V Klemmspannung kämen wir auf 1,4 W. Mit dieser thermischen Leistung könnte man die Zellen um einige 10 K aufheizen! Das ist auch der Zustand, den TimTaler in seinem Beitrag vom 25. Januar beschreibt bzw. aus einem englischen Internetbeitrag zitiert: “Die Zellen erreichen nicht mehr die Ladeschlussspannung und werden nur noch heiß.” Somit wären wir wieder bei der These, dass einige nicht ganz frische Zellen von einigen Conrad-Ladegeräten systematisch überladen werden.

    Es gibt also bislang keine vernünftige Erklärung für das beobachtete Phänomen und somit auch keine Abhilfe! Ich würde TimTaler daher raten, die Art und Weise der Nutzung seiner Zellen zu dokumentieren und dann Zellen und Ladegeräte gemeinsam bei Conrad zu reklamieren…

    Punkt zwei Deines Kommentars vom 16. 4. widmet sich Anwendungsgrenzen für NiZn-Akkus. Dies ist ein Novum, welches man nicht genug würdigen kann! Davon brauchen wir mehr! Nach dem bisherigen Stand kann man NiZn bei Modell-Hubschraubern und Blitzgeräten einsetzen. Für LED-Taschenlampen sind sie ungeeignet.

  18. avatar Klaus sagt:

    Hallo, alle zusammen
    das Thema Schäden beim Entladen durch Umpolung einiger Zellen bei Serienschaltung mehrerer Zellen würde mich schon interessieren. Ich betreibe 6 x AAA Zellen in einer Lunartec LED Lampe (Lichtdusche mit 42 LEDs).
    Als Ladegerät habe ich das Voltkraft AN 11110. Ich habe 2 Zellen-Sätze zum Wechseln. Ich merke nicht deutlich an der Leuchtkraft, ob eine Zelle schon leer ist. Wechseln tue ich wg. geringer Nuzung der Lampe nach mehr als 40 Tagen. Nun Stellte ich beim Wechselsatz 3 leere Zellen (gelagert) fest, die beim Laden sofort auf volle Spannung “geladen” gingen. Mit einem Birnchen entladen waren sie aber sofort wieder ganz leer.
    Mit 4x “Formieren” = kurz laden / entladen nehmen sie jetzt Ladung im Ladegerät an. Ein Test mit Lämpchen ergab, dass die Ladung wohl jetzt angenommen wird. Ansonsten war ich, auch mit AA-Zellen zufrieden.
    Ob die 3 Problemzellen dauerhaft geschädigt sind, muß sich noch zeigen.
    Hat jemand da Erfahrung?
    MfG Klaus

    • avatar Jürgen sagt:

      Hallo Klaus!

      Offenbar liest kaum noch jemand diesen Blog, denn dass es keine Probleme mit Umpolungen gibt, kann ich mir nicht vorstellen.

      Deine Anwendung ist für die Nickel-Zink-Chemie denkbar ungeeignet. Wie Du schon schreibst, ist durch die hohe Spannungslage und die Reihenschaltung von 6 Zellen ein Absinken der Klemmspannung einer einzelnen Zelle an der LED-Helligkeit kaum bemerkbar. Neben einer möglichen Überbeanspruchung der LEDs hast Du noch das Schadenspotenzial der Zellumpolung zu kalkulieren. Dies würde natürlich auch bei anderen Akku-Chemien auftreten und müsste an den Alkaline-Zellpreisen von unter 20 Ct pro Stück abgeschätzt werden. Grob gesagt dürften drei kaputte Zellen erst nach >15 Entlade-Lade-Zyklen auftreten, wenn man den Preis für das Ladegerät außer Acht lässt.

      Was passiert beim Umpolen mit den Zellen? Ich habe es bei meinen NiZn-Akkus noch nicht so weit kommen lassen, so dass ich dazu nur die Literatur zu Rate ziehen kann, z. B.:
      http://batteryuniversity.com/index-german.htm
      Typisch bei Umpolungen sind der Verlust von aktiver Masse und/oder ein Ansteigen der Selbstentladung. Das heiß, die betroffenen Zellen sind im harmlosen Fall schneller leer als die noch intakten, sie sind nicht mehr lagerfähig und schlimmstenfalls nehmen sie gar keine Ladung mehr auf.

      Nun entnehme ich Deinem Posting, dass Du keine Möglichkeit hast, die Umpolung messtechnisch festzuhalten? Das ginge ausreichend genau mit einem Billig-Digital-Multimeter wie dem PM110B, wenn man den entladenen Zellen-Satz in einem vierfach Batteriehalter (z. B. Conrad-Best.-Nr.: 618063 – 62) mit einem Lämpchen ~6V/1W betreibt (z. B. Conrad-Best.-Nr.: 582749 – 62) und die Klemmspannung der einzelnen Zellen unter Last prüft. Bei ‘ordentlicher’ Behandlung sollte keine Spannung unter +1.2 V liegen! Einmal umgepolte Zellen sollten nicht mehr im normalen Satz verwendet werden.

      Vermutlich wirst Du dennoch die NiZn-Akkus für die LED-Lampe weiter einsetzen wollen? In diesem Fall würde ich folgende Strategie anwenden: Ich würde die entladenen Zellen erst unmittelbar vor der Anwendung wieder aufladen und sie schon nach der halben bisherigen Nutzungsdauer – in Deinem Fall nach 20 Tagen – wechseln.

      Beste Grüße, Jürgen

  19. avatar Wilfried sagt:

    Hallo,

    nachdem ich bei meinen Akku-Sätzen auch nicht erklärbare Phänomene beobachtet habe, bin ich hier gelandet. Ich verwende zum einen AA-Akkus in Nikon-Blitzgeräten. Dort habe ich heute einen 4-er-Satz entnommen, da die Ladezeit extrem angestiegen ist. Fazit: 3 Akkus haben noch über 1,6 Volt, der vierte schon nur noch 0,9 Volt, und dieser ist nach 5 Probeblitzen schon heiß geworden. In meiner Blutooth-Maus habe ich zwei AAA-Akkus im Einsatz.
    Auffällig ist, dass beim laden ein Akku schon nach weniger als 20 Minuten wieder voll angezeigt wird, der zweite braucht ewig und wird dabei ggf. heiß.

    Wenn ich die Diskussion hier verfolge, stellt sich für mich auch die Frage, ob ich alle 16 Zellen als Garantie-Fall inkl. Ladegerät zurückschicken soll ???

    Den Glauben an diese Technologie kann man mit solchen Resultaten schnell verlieren. Ich habe keinen Bock mühsam durch Testreihen herauszufinden,
    welche meiner Alkkus nun die guten sind, und welche die bösen die die anderen dann zerstören !

    Gruß

    Wilfired

    • avatar Peter sagt:

      Hallo Wilfried,
      deinen Kommentar hat unser Mustertester durch folgende Bemerkungen (Schrägschrift) ergänzt:

      nachdem ich bei meinen Akku-Sätzen auch nicht erklärbare Phänomene beobachtet habe, bin ich hier gelandet. Ich verwende zum einen AA-Akkus in Nikon-Blitzgeräten. Dort habe ich heute einen 4-er-Satz entnommen, da die Ladezeit extrem angestiegen ist. Fazit: 3 Akkus haben noch über 1,6 Volt, der vierte schon nur noch 0,9 Volt, und dieser ist nach 5 Probeblitzen schon heiß geworden.

      “0,9 Volt” ist eine Zellenspannung, die unabhängig von der Verwendung und Ladung des (NiZn-) Akkus vermieden werden sollte. Ein Schädigung der Zellenchemie ist nicht ausgeschlossen. Ich empfehle, diese AA-Zelle nicht mehr zu verwenden.

      In meiner Blutooth-Maus habe ich zwei AAA-Akkus im Einsatz. Auffällig ist, dass beim laden ein Akku schon nach weniger als 20 Minuten wieder voll angezeigt wird, der zweite braucht ewig und wird dabei ggf. heiß.

      Hier wird es ohne weitere Informationen schwierig Vermutungen anzustellen. Beide Beobachtungen müssen nicht ungewöhnlich sein. Werden die beiden Zelle jedoch nur miteinander geladen und miteinander in einem Verbraucher verwendet, scheint eine Zelle nicht in Ordnung zu sein. Ggfs. die Kapazität beider mit einem CHARGE MANAGER 410 messen (lassen), um eine zuverlässige Aussage treffen zu können.

      Wenn ich die Diskussion hier verfolge, stellt sich für mich auch die Frage, ob ich alle 16 Zellen als Garantie-Fall inkl. Ladegerät zurückschicken soll ??? Den Glauben an diese Technologie kann man mit solchen Resultaten schnell verlieren. Ich habe keinen Bock mühsam durch Testreihen herauszufinden,
      welche meiner Alkkus nun die guten sind, und welche die bösen die die anderen dann zerstören !

      Bei der Verwendung von wiederaufladbaren Zellen bleibt es, völlig unabhängig der verwendeten Technologie (NiZn – NiMH – LiION – NiCD – o. a.), und Hersteller der Akkus niemandem erspart, von Zeit zu Zeit den Zustand der Zellen zu überprüfen und die “bösen” Zelle zu entsorgen. Dies ist mit einem geeigneten Ladegerät (z. B. BN 202410-62 für die NiZn-Akkus) schnell, einfach & zuverlässig möglich. Zerstört werden können fehlerlose Zellen bei bestimmungsgemäßer Verwendung auch in Verbindung mit mangelhaften Zellen i. d. Regel nicht.

    • avatar Jürgen sagt:

      Hallo Wilfried!

      Deinen Ärger kann ich gut verstehen. Vielleicht kannst Du hier noch etwas über Deine Nutzungsbedingungen schreiben und so als Erstanwender anderen Lesern (und auch den Conrad-Technikern) ein besseres Verständnis für die Nutzungsmöglichkeiten der Nickel-Zink-Technologie geben?

      - Seit wann sind die Zellen bei Dir in Benutzung?
      - Wie oft wurden sie schätzungsweise schon geladen?
      - Wann nimmst Du die Zellen aus dem Gerät, um sie aufzuladen?
      - Wie lange lagern die geladenen Zellen, bis sie wieder zum Einsatz kommen?
      - Welches Ladegerät verwendest Du?
      - Welche Lademethode verwendest Du?
      - (Kannst Du die Zellen vor dem Laden definiert entladen?)

      In Deinem Fall sollte man auch prüfen, ob die Anwendung überhaupt für Nickel-Zink geeignet ist. In diesem Blog haben die Conrad-Techniker Blitzgeräte als sinnvolle Anwendung genannt. Ich habe mal nachgesehen, ob Nikon vielleicht in den neuesten Unterlagen dazu Aussagen macht und bin auf widersprüchliche Angaben gestoßen. In den Handbüchern für SB700 und SB900, SB910 werden zwar Zellen mit höchstens 1,5V gefordert, auf der FAQ-Seite wird dann aber eine Technologie beispielhaft angeführt, die 1,7V Zellspannung hat (Panasonic-Oxyride). NiZn wird aber nicht genannt.

      In einer Funk-Maus halte ich NiZn-Akkus für falsch eingesetzt. Gute Maus-Hersteller werden versuchen, die Zellenergie maximal auszunutzen und das System möglichst tief zu entladen. Manche Geräte für zwei Zellen laufen sogar noch mit einer einzigen Zelle! Lange Nutzungsdauern führen bei derZelle mit der höheren Selbstentladung dann immer zur Tiefentladung! Das heißt, systematisch wird die schwächere Zelle geschädigt. Hier wären alle Akkuarten gefährdet – am wenigsten vielleicht die Eneloops. Die hohe Spannungslage von NiZn und ihre sehr unterschiedliche Selbstentladung sind aber hier besonders kritisch.

      Beste Grüße, Jürgen

  20. avatar Klaus sagt:

    Nickel-Zink Akkus sind doch für den A***, gerade im Modellbau. LiPo heisst hier die Zukunft: Klein, leicht und ohne jeglichen Memory-Effekt!

  21. avatar Volker sagt:

    Hallo zusammen.

    Nachdem ich mich lange Zeit um diese neue Technologie gedrückt habe, komme ich jetzt doch nicht umhin mich dafür zu interessieren.
    Gestern war ich in einer Conrad-Filiale und habe mich erkundigt nach den verfügbaren Zellen und Ladegeräten. Speziell bei den Ladegeräten wurden mir zwei derzeit verfügbare Geräte angepriesen, deren Bezeichnung mir jetzt leider entfallen ist (die aber auch nichts mit meiner Frage zu tun hat). Auf meine konkrete Anfrage, ob ich die Zellen auch mit dem Charge Manager 2010 (den ich schon seit vielen Jahren sehr zuverlässig einsetzte – allerdings mit leiseren und temperaturgesteuerten Lüftern :wink: ) laden könne, wurde dies verneint und darauf hingewiesen, dass dabei sowohl der Lader als auch die Zellen Schaden nehmen würden.

    Zu meinem großen Erstaunen lese ich jetzt in diesem Blog in dem Beitrag von Peter vom 16. April, dass anscheinend auch die Testabteilung von Conrad dieses Modell (CM 2010) für interne Versuche mit den NiZn-Zellen benutzt….

    Ja was jetzt?? Kann ich oder kann ich nicht?

    Eine Anschaffung eines weiteren Ladegerätes würde die Technologie für mich unwirtschaftlich machen, und ich würde weiterhin für meinen speziellen Zweck Batterien einsetzen, da das fragliche Gerät mit der niedrigen Akku-Spannung nicht zurecht kommt.

    Generell vielleicht noch die Frage:
    Kann einem Standard-Laderät für NiCd- oder NiMHy-Zellen etwas passieren beim Laden von NiZn oder meldet es im Zweifel einfach eine defekte Zelle? Oder wird einfach der NiZn-Akku nicht vollständig geladen?

    Danke für eine kurze Antwort

    Schöne Grüße Volker

    • avatar Peter sagt:

      Hallo Volker,
      herzlichen Dank für deinen Hinweis bezüglich der unterschiedlichen Aussagen. Aber der Fehler lag eindeutig bei uns im Blog. Denn bei dem Kommentar vom 16. April hat sich ein ordentlicher Tipp-Fehler eingeschlichen, den bis dato noch niemand bemängelt hat. Es sollte natürlich CM 410 und nicht CM 2010 heißen. Um keine weiteren Missverständnisse heraufzubeschwören, haben wir den Kommentar natürlich umgehend berichtigt.

      Doch nun zu deiner Frage:
      Ladegeräte, die für NiCd- oder NiMH-Akkus ausgelegt sind, eignen sich definitiv nicht zum Laden oder Entladen von NiZn-Akkus. Der Grund liegt in den unterschiedlichen Abschaltkriterien, die die jeweiligen Zellenarten erfordern.
      Sollte es aber z.B aus Versehen passieren, dass ein NiZN-Akku in einem NiMH-Lader geladen wird, wird der Akku höchstwahrscheinlich Schaden nehmen. In wieweit das Ladegerät die Aktion unbeschadet “überlebt”, liegt an den Sicherheitsabschaltungen des jeweiligen Laders.

      Da unser 2010 eine sehr umfangreiche Sicherheitsabschaltung besitzt, die mehrere Parameter des Ladevorgangs auswertet, wird das Ladegerät mit einer Fehlermeldung abschalten. Die NiZn-Zellen würden aber auch im CM2010 Schaden nehmen!

  22. avatar Opa Klaus sagt:

    Diesen Blog haqbe ich gerade komplett durchgelesen. Der Beitrag von “Klaus” vom 10. Juni 2012 entspricht in etwa meiner Erfahrung. Ich setze die Zellen in Bewegungssensor- Leuchten ein, die wahrscheinlich Zellen umpolen beim Spannungstiefpunkt. AAA Zellen setze ich in einer LED Leuchte mit 6 Zellen ein.
    Da erkennt man den Spannungstiefpunkt auch nicht genau bez. Umpolung einer Zelle.
    Probleme zeigten sich genau wie “Klaus” weiter oben beschrieben hat. Derr Charger AN11110 hat Zellen nach sehr kurzer Ladung als Voll signalisiert obwohl sie nach Entladung mit “2,5V Birnchen” nur Kurz Strom abgab.
    Frage und Fazit: was schädigt NiZn Zellen dauerhaft und ist zu vermeiden?
    Gruß Opa Klaus, Altenbeken

  23. avatar Peter sagt:

    Hallo Opa Klaus,
    ganz einfach: Die Akkus dürfen nicht tiefentladen werden (z.B. in Taschenlampen oder Leuchten) und müssen mit geeigneten Ladegeräten wieder aufgeladen werden.

  24. Ich habe von Eurem Jubiläumsverkauf das Ladegerät, das die neuen Akkus auch laden kann. Selbstverständlich achte ich darauf das das richtige Programm läuft. Die kleinen NIZN Akkus betreibe ich in einer LED Kopflampe zu 3. Nach dem entladen luden Sie nur ganz kurz, was irgend wie nicht sein kann. Die grossen nutze ich in einem Satelitenradio von SONY zu 4.

    Bei den Ladezyklen erreiche ich die beiden folgenden Ergebnisse:

    1. Ladung:

    1451/1984/1593/1702 Also sehr unterschiedliche Werte

    2. Ladung:

    2662/1126/1089/1558 Also noch weiter auseinanderliegende Werte” :oops: 8O

  25. avatar Erik sagt:

    @Peter Danke für den Hinweis. So weiß ich zumindest, was ich in der Vergangenheit immer falsch gemacht habe.

  26. avatar myITplanet sagt:

    Das mit den Akkus und Batterien ist eins der letzten großen technischen Probleme , die wir noch haben. Ich verstehe es nicht, dass v.a. Anbieter von Smartphones es nicht schaffen ein Mobiltelefon zu bauen, das über einen Akku verfügt der tatsächlich auch paar Tage hält…

  27. avatar Horst Brack sagt:

    Wenn man ein richtiges Mobiltelefon verwendet, hält der Akku durchaus ein bis zwei Wochen im Standby. Wenn man allerdings einen vollwertigen Computer mit Doppel- oder gar Vierfachkern-CPU mit großem integrierten Flachbildschirm verwendet und dieses Gebilde dann “Smartphone” tauft, dann ist es kein Wunder, dass der Akku in wenigen Stunden leer ist, besonders, wenn man mit Anwendungen, die kein normaler Mensch wirklich braucht, 24/7/365 online ist. Das, was heute als “Smartphone” verkauft wird, ist kein Telefon mehr sondern ein mobiler Computer, der bei entsprechender Leistung auch entsprechenden Strom verbraucht. Wo sollen denn Quadcore mit 1,5 GHz und 4 ” Display ihren Strom her nehmen, wenn nicht aus dem Akku? Im Gegenteil: da heutige Handys die Leistungsmerkmale ausgewachsener Notebooks haben, sind die Betriebszeiten, die sie mit Akkus, die nicht einmal das Volumen einer Streichholzschachtel haben, erstaunlich hoch bzw. lang.

    • avatar Peter sagt:

      Hallo Horst,
      da bin ich voll bei dir. Aber auch die Erwartungshaltung von myITplanet ist durchaus berechtigt.

      Letztendlich haben die Hersteller auf diesem Gebiet das Potenzial mit Sicherheit noch nicht ausgeschöpft und da wird sich in den nächsten Jahren noch Einiges tun. Wenn ich bedenke, welcher Quantensprung die LiPo-Akkus im Bereich Modellbau bewirkt haben, werden die Betriebszeiten von Smartphones mit Sicherheit stetig mit jeder neuen Generation wachsen.

      • avatar Horst Brack sagt:

        Alles schön und gut aber: der Akkutechnik sind derzeit nun Grenzen gesetzt – das ist einfach so. Es gibt einfach keine Streichholzschachtel mit der Kapazität einer Autostarterbatterie. Wenn die Leute alle unbedingt riesige Smartphones wollen, die das Volumen eines alten Nokia 2110 haben (mir wäre und ist das zu groß), warum geht man dann nicht gleich her, und setzt auf das Smartphone einen Akku hinten drauf, der genau so groß ist, die das Smartphone selber? Wenn das Ding auf der Frontseite sowieso eine Fläche von einem Fußballfeld hat, wäre doch auch die doppelte Dicke kein Problem mehr. Ein 4,3 ” Smartphone sprengt doch allein von der Fläche her jede Sakkotasche; da bringt die Flachheit auch nix mehr.

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