Etymologie und Begriffsklärung
Das Wort Akkumulator leitet sich vom lateinischen Verb accumulare ab, was so viel wie anhäufen oder ansammeln bedeutet. Im 19. und frühen 20. Jahrhundert wurde das Gerät im deutschen Sprachraum treffend als Sammler bezeichnet – ein Begriff, der heute nur noch historisch verwendet wird. Während im angelsächsischen Sprachraum oft verallgemeinernd von Battery gesprochen wird, trennt die deutsche Fachterminologie präzise:
- Primärzelle: Einwegbatterie, deren chemische Stoffe nach einmaliger Entladung verbraucht sind.
- Sekundärzelle (Akku): Wiederaufladbare Zelle mit reversibler Elektrochemie.
- Batterie: Technisch gesehen eine Zusammenschaltung mehrerer Zellen in Serie oder parallel (z. B. eine 12V-Autobatterie aus sechs 2V-Sekundärzellen).
Die wichtigsten Kenngrößen eines Akkumulators
Um die Leistungsfähigkeit und Eignung eines Akkumulators für bestimmte Anwendungen zu beurteilen, dienen standardisierte elektrotechnische Parameter:
1. Nennspannung, Ladeschluss- und Entladeschlussspannung
Die Nennspannung (Volt) ist der mittlere Arbeitsspannungsbereich bei normaler Last. Die Ladeschlussspannung definiert den maximal zulässigen Spannungspegel am Ende des Ladevorgangs. Die Entladeschlussspannung markiert den unteren Grenzwert, bei dessen Unterschreitung der Akku durch Tiefentladung dauerhaft geschädigt wird.
2. Kapazität und Energieinhalt
Die elektrische Ladungsmenge wird in Amperestunden (Ah) oder Milliamperestunden (mAh) gemessen. Die tatsächlich gespeicherte Energie ergibt sich aus dem Integral von Spannung und Strom über die Zeit und wird in Wattstunden (Wh) oder Kilowattstunden (kWh) ausgedrückt. Details zur exakten Berechnung finden Sie in unserem Formelleitfaden mAh in Wh umrechnen.
3. Coulomb-Wirkungsgrad vs. Energiewirkungsgrad
Kein Ladevorgang verläuft verlustfrei:
- Coulomb-Wirkungsgrad (Ladewirkungsgrad): Das Verhältnis der entnehmbaren Ladungsmenge (Ah) zur eingeladenen Ladungsmenge. Bei modernen Lithium-Ionen-Akkus liegt dieser Wert bei über 99 Prozent, bei Blei-Akkus bei rund 90 Prozent und bei NiMH-Akkus bei ca. 80 bis 85 Prozent.
- Energiewirkungsgrad: Berücksichtigt zusätzlich die Spannungsdifferenz zwischen höherer Ladespannung und niedrigerer Entladespannung. Bei Lithium-Akkus liegt der energetische Gesamtwirkungsgrad bei 90 bis 95 Prozent, bei Blei-Akkus bei nur 70 bis 80 Prozent.
4. Zyklenlebensdauer und Entladetiefe (DoD)
Die Lebensdauer eines Akkumulators wird in vollen Ladezyklen gemessen. Ein Vollzyklus entspricht der Entnahme und Wiederaufladung von 100 Prozent der Nennkapazität (auch gestückelt, z. B. zweimal 50 Prozent). Die Zyklenfestigkeit hängt extrem stark von der Entladetiefe (Depth of Discharge, DoD) ab: Ein Akku, der stets nur zu 50 Prozent teilentladen wird, hält oft die vierfache Zyklenanzahl im Vergleich zu ständiger 100-Prozent-Tiefentladung.
| Akkusystem | Nennspannung | Gravimetrische Energiedichte | Typische Vollzyklen |
|---|---|---|---|
| Blei-Säure / AGM | 2,0 V pro Zelle (12 V Block) | ca. 30 bis 45 Wh/kg | 300 bis 800 |
| NiMH (Nickel-Metallhydrid) | 1,2 V | ca. 80 bis 110 Wh/kg | 500 bis 2.100 |
| LiFePO4 (Lithium-Eisenphosphat) | 3,2 V | ca. 120 bis 160 Wh/kg | 3.000 bis 6.000 |
| Li-Ion NMC (Lithium-NMC) | 3,6 V bis 3,7 V | ca. 200 bis 260 Wh/kg | 800 bis 2.000 |
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