Batterietester & Multimeter: Batteriezustand unter Last richtig messen

Warum das Multimeter ohne Last die Unwahrheit sagt

Fast jeder Heimwerker besitzt ein digitales Multimeter und nutzt es, um herumliegende Batterien auf ihre Funktion zu prüfen. Das Multimeter wird auf 20 Volt Gleichspannung gestellt, die Messspitzen an Plus- und Minuspol gehalten, und das Display zeigt beruhigende 1,45 Volt an. Doch legt man diese scheinbar intakte AA-Batterie in eine elektrische Zahnbürste oder ein Spielzeugauto, rührt sich der Motor nicht.

Dieses scheinbare Mysterium basiert auf den physikalischen Grundlagen elektrochemischer Zellen. Ein modernes Digitalmultimeter (wie die Messgeraete im ELV Messtechnik-Sortiment*) besitzt einen extrem hohen Eingangswiderstand von üblicherweise 10 Megaohm (10 Millionen Ohm). Bei der Messung fließt praktisch kein Strom durch die Zelle (weniger als 0,00000015 Ampere). Gemessen wird die reine elektrochemische Leerlaufspannung (Open Circuit Voltage, OCV). Solange im Inneren der Batterie noch die geringste Menge aktiver chemischer Reaktionspartner vorhanden ist, baut sich an den Elektroden die volle Potentialdifferenz auf.

Der Faktor Innenwiderstand: Die entscheidende physikalische Größe

Im Laufe der Entladung einer Batterie – insbesondere bei Alkaline- und Zink-Kohle-Zellen – verwandelt sich die aktive Masse in Reaktionsprodukte wie Zinkoxid. Gleichzeitig trocknet der Elektrolyt allmählich aus. Die direkte Folge ist ein kontinuierlicher Anstieg des inneren Widerstands:

Verhalten frischer Markenzellen mit geringem Innenwiderstand

Bei einer frischen Marken-Alkaline-Batterie liegt der Innenwiderstand typischerweise unter 0,15 Ohm. Wird Strom entnommen, fällt kaum Spannung am Innenwiderstand ab. Die Zelle liefert stabil ihre Nennspannung an den Verbraucher und bewältigt selbst kurzzeitige Stromspitzen ohne signifikanten Spannungsabfall.

Spannungskollaps bei gealterten und verbrauchten Zellen

Bei einer verbrauchten Alkaline-Batterie steigt der Innenwiderstand auf 5 bis über 20 Ohm an. Schaltet das Gerät ein und fordert beispielsweise 200 Milliampere Strom, fallen nach dem Ohmschen Gesetz sofort 1,0 bis 2,0 Volt allein am internen Widerstand der Zelle ab. Die nutzbare Klemmenspannung bricht augenblicklich auf nahezu null Volt zusammen.

Wie ein echter Batterietester das Problem löst

Ein echter Batterietester unterscheidet sich von einem reinen Spannungsmesser durch einen fest eingebauten, internen Lastwiderstand. Wird die Batterie an die Prüfkontakte geklemmt, schaltet das Gerät für die Dauer der Messung einen definierten Lastwiderstand parallel zu den Polen (beispielsweise rund 10 bis 40 Ohm für 1,5-Volt-Rundzellen, was einem Entladestrom von rund 50 bis 150 Milliampere entspricht).

Unter diesem künstlich erzeugten Praxisstrom muss die Zelle beweisen, ob sie die Spannung halten kann. Bricht die Spannung unter der Last ein, wandert der Zeiger des analogen Testers sofort in den roten Bereich oder das digitale LCD-Display signalisiert eindeutig einen leeren Zustand. Gute Tester unterscheiden intern zudem zwischen 1,5V-Zellen, 1,2V-Akkus, 3V-Knopfzellen und 9V-Blöcken, da jeder Batterietyp andere Lastwiderstände und Spannungsschwellen verlangt.

Spannungswerte unter Last: Richtwerte für die Praxis

Einfacher Trick: Multimeter-Lastmessung selbst bauen

Wer sich keinen separaten Batterietester kaufen möchte, kann sein Multimeter im Handumdrehen aufrüsten. Schalten Sie parallel zu den Messspitzen einen handelsüblichen Kohleschicht- oder Metallschichtwiderstand mit etwa 100 Ohm (Belastbarkeit mindestens 0,5 Watt). Halten Sie nun die Messspitzen samt Widerstand an die 1,5-Volt-Zelle. Der Widerstand zieht etwa 15 Milliampere Strom. Bleibt die angezeigte Spannung stabil über 1,25 Volt, ist die Batterie noch gut einsatzfähig. Sackt sie unter 1,15 Volt ab, gehört die Zelle in die Entsorgung.

Der Falltest für Alkaline-Batterien: Mythos oder Wahrheit?

Im Internet kursiert häufig der Falltest: Lässt man eine Alkaline-Batterie mit dem flachen Minuspol aus wenigen Zentimetern senkrecht auf eine harte Tischplatte fallen, hüpft eine leere Batterie mehrfach auf und kippt um, während eine volle Batterie satt stehen bleibt oder nur einmal minimal federt.

Tatsächlich besitzt dieser Trick eine reale physikalische Basis: Im geladenen Zustand bildet das Zinkpulver mit dem Gel eine dämpfende Paste. Bei der Entladung oxidiert das Zink zu festem, federndem Zinkoxid, das Stöße ungedämpft zurückfedert. Dennoch ist der Falltest ungenau: Er unterscheidet lediglich zwischen fast voll und fast leer, lässt aber keine quantitative Aussage über den genauen Restzustand zu.