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Artikel aus Mobile Times 24

Schneller, Kleiner, Stärker

Die Entwicklung von Akkumulatoren macht immer weitere Fortschritte. Dank neuer Technologien werden die Akkus leichter, dünner und bieten mehr Spitzenstrom.

Noch vor einiger Zeit waren Akkumulatoren, die längere Zeit durchhielten, dicke Monster, die ein gehöriges Gewicht auf die Waagschale brachten. Doch dank moderner Werkstofftechnologie ändert sich das rasch. Nach Nickel-Metallhydrid und Lithium-Ionen kommt nun Feststoff-Polymer auf den Markt.

Die neue Technologie erlaubt Energiedichten von 105 - 120 Wh/kg, das ist doppelt so hoch, wie bei Nickel-Cadmium und etwa 10 % mehr als bei Lithium-Ionen-Technologie. Die Zyklenzahl liegt bei über fünfhundert, was zwar schlechter als bei NiCd ist, aber im Bereich von LiIon liegt, genauso wie die monatliche Selbstentladung von weniger als zehn Prozent. Auch die Betriebsspannung liegt mit 3,7 V im Bereich von LiIon, was bedeutet, daß man für ein Handy zum Beispiel nur eine Zelle benötigt und nicht drei - was das problematische Abstimmen von Zellen aufeinander überflüssig macht.

Die wirkliche Innovation sind aber die äußeren Maße der Zelle, denn im Unterschied zu bisherigen Systemen ist dieser Akku nicht zylindrisch, sondern flach. Die Zellen, die die amerikanische Firma Ultralife anbietet, haben Dicken zwischen 3,2 und 6 Millimetern, sind also nicht nur so groß wie eine Kreditkarte, sondern auch so dünn. Und das eröffnet für das Design von elektronischen Geräten natürlich neue Möglichkeiten: kein Batteriefach mehr, sondern ein Schlitz, in den man den Akku einsteckt, wäre eine Möglichkeit, genauso wie Geräte, die überhaupt flacher sind. Denn der Großteil der Dicke eines Handys ist ja durch den Akku bedingt.

Mehr Spitzenstrom

Doch auch für Anwendungen, die nicht über möglichst lange Zeit wenig Strom verbrauchen - wie Handys -, sondern auch für Geräte, die Spitzenstrom benötigen - wie Blitzlichter bei Photoapparaten -, gibt es etwas neues: Panasonic, der weltgrößte Produzent von Batterien und Akkumulatoren, stellte seinen neuen "Power Activator" vor, der Alkalibatterien zwischen 15 und 45 % mehr Leistung abringt. Die Grundlage dieser Leistungssteigerung ist wieder einmal ein Fortschritt in der Werkstofftechnologie: kleinere Korngrößen.

Im Inneren einer Alkalibatterie befinden sich am Pluspol Graphit und Braunstein, am Minuspol Zink. Das ganze wird vom Elektrolyten umspült. Während die ersten Alkalibatterien noch einen Graphitstab und einen Zinkmantel hatten - der irgendwann ausgelaufen ist, wenn der Elektrolyt sich hindurchgearbeitet hatte -, haben neuere Batterien einen Kunststoffmantel, in dessen Matrix Zinkpulver eingebettet ist. Ebenso ist der Pluspol eine Mischung aus Graphitkörnchen und Braunsteinkörnchen.

Das hat zwei Vorteile: Zum einen kann eine Batterie mit Kunststoffmantel nicht auslaufen, zum anderen aber haben Körnchen eine größere Oberfläche als ein massiver Körper des gleichen Volumens. Und mehr Oberfläche bedeutet schnellere chemische Reaktionen, und damit mehr Leistung. Die neue Technologie von Panasonic hat es nun geschafft, das Pulver feiner zu machen. Das hat mehrere Vorteile: Feineres Graphitpulver leitet den elektrischen Strom besser, feineres Zinkpulver reagiert schneller, und schließlich bedeutet ein feineres Pulver mehr Füllung auf dem gleichen Volumen, so daß das Mehr an Leistung nicht durch ein Weniger an Betriebszeit erkauft werden muß.

Aufladen statt wegwerfen

Eine andere Verbesserung der Alkalibatterie ist eine wiederaufladbare Alkalizelle, die von der deutschen Battery Innovation Group erzeugt und unter dem Namen BIG vertrieben wird. Die Vorteile sind mannigfach: Zum ersten erspart man sich natürlich jede Menge Müll. Zum zweiten sind viele Geräte auf die 1,5 V Spannung von Alkalibatterien hin abgestimmt, laufen also mit den 1,2-V-NiCd- oder NiMH-Akkus überhaupt nicht. Zum dritten schließlich hat die Alkali-Mangan-Zelle eine viel niedrigere Selbstentladung als Nickel-Cadmium: Während NiCd etwa 20 % pro Monat verliert, sind es bei Alkali etwa 20 % in fünf Jahre, einer Zeitspanne also, in der neben der Selbstentladung schon andere Alterungseffekte eingesetzt haben.

Was bei BIG neu ist, ist die verbesserte Zyklenzahl. Denn bisherige Systeme wiederaufladbarer Alkalibatterien boten etwa zehn Ladezyklen an - was gegenüber Einwegbatterien immer noch ein Vorteil ist, aber nicht optimal. Die neue Zellchemie gestattet im Normalfall etwa 100 Ladezyklen, bei sehr pfleglicher Behandlung der Zellen mehr als 500 Zyklen.

Für Umweltfreunde: Frei von giftigen Schwermetallen sind natürlich sowohl Panasonics "Power Alkaline" als auch BIG - während in Nickel-Cadmium-Zellen natürlich sowohl Nickel als auch Cadmium enthalten sind ...

Michael Köttl