Der historische Siegeszug der NiCd-Zelle
Erfunden wurde der Nickel-Cadmium-Akkumulator bereits 1899 von dem schwedischen Ingenieur Waldemar Jungner. In den 1960er- bis 1990er-Jahren war er die unangefochtene Standardtechnologie für schnurlose Telefone, Videokameras, RC-Modellbau und insbesondere kabellose Elektrowerkzeuge wie Akkuschrauber.
Die Zelle nutzte metallisches Cadmium als negative Elektrode, Nickeloxidhydroxid als positive Elektrode und Kaliumhydroxid als alkalischen Elektrolyten. Ihre Vorteile waren bestechend: NiCd-Zellen konnten enorme Entladeströme (bis zum 15- bis 20-fachen der Nennkapazität) ohne nennenswerten Spannungsabfall liefern, ertrugen versehentliche Tiefentladungen weit besser als moderne Akkus und funktionierten problemlos bei minus 20 Grad Celsius.
Der echte Memory-Effekt: Ursache und Phänomen
Die NiCd-Technologie begründete den Mythos des Memory-Effekts, der sich bis heute hartnäckig in den Köpfen der Verbraucher hält:
Wurde ein NiCd-Akku wiederholt aufgeladen, bevor er vollständig entladen war, bildeten sich auf der metallischen Cadmiumanode mikroskopisch grobkörnige, scharfkantige Kristallstrukturen aus. Diese groben Kristalle verringerten die wirksame Oberfläche der Elektrode drastisch. Beim nächsten Entladevorgang fiel die Klemmenspannung genau an jenem Entladepunkt steil ab, bis zu dem der Akku zuvor gewohnheitsmäßig entladen worden war. Der Akku schien sich den vorherigen Teilentladestand gemerkt zu haben. Das Endgerät signalisierte vorzeitig Akku leer, obwohl noch der Großteil der chemischen Ladung vorhanden war.
Das EU-Verbot: Warum Cadmium weichen musste
Cadmium (Cd) ist ein hochtoxisches, krebserregendes Schwermetall, das sich in der Nahrungskette und im menschlichen Körper anreichert und schwere Nieren- und Knochenschäden (Itai-Itai-Krankheit) verursacht. Bei unsachgemäßer Entsorgung im Hausmüll gelangte Cadmium über Müllverbrennungsanlagen und Sickerwasser in Böden und Grundwasser.
Die Europäische Union zog daher mit der Batterie-Richtlinie 2006/66/EG und nachfolgenden Novellen die Reißleine:
- Ab 2008 wurde die Verwendung von NiCd in allgemeinen Konsumgütern verboten.
- Bis Dezember 2016 liefen auch die letzten Ausnahmegenehmigungen für schnurlose Elektrowerkzeuge aus.
- Heute sind NiCd-Akkus nur noch in extrem eng gefassten industriellen Spezialnischen zulässig (beispielsweise in sicherheitsrelevanten Notbeleuchtungssystemen, medizinischen Geräten und Luftfahrzeugen), sofern keine technisch gleichwertige Alternative existiert.
| Kriterium | Nickel-Cadmium (NiCd) | NiMH (Nachfolger) | Lithium-Ionen (heutiger Standard) |
|---|---|---|---|
| Nennspannung | 1,2 V | 1,2 V | 3,6 V bis 3,7 V |
| Energiedichte | Niedrig (ca. 45 Wh/kg) | Mittel (ca. 80-100 Wh/kg) | Hoch (ca. 200-260 Wh/kg) |
| Memory-Effekt | Ja (kristallin, ausgeprägt) | Nein (nur reversibler Lazy-Effekt) | Vollkommen abwesend |
| Umweltstatus | EU-weit verboten (giftig) | Umweltfreundlich, recyclingfähig | Rezyklierbar, Standard |
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