Elektrochemischer Aufbau und Funktionsweise
Der NiMH-Akku wurde in den späten 1980er-Jahren zur Serienreife gebracht, um den toxischen und mit Memory-Effekten behafteten Nickel-Cadmium-Akku abzulösen. Die elektrochemischen Schlüsselkomponenten sind:
- Die positive Elektrode (Kathode beim Entladen): Besteht aus Nickel(II)-hydroxid, das beim Laden zu Nickeloxidhydroxid (NiOOH) oxidiert wird.
- Die negative Elektrode (Anode beim Entladen): Eine spezielle Metalllegierung (oft AB5-Legierungen aus Lanthan/Cer/Nickel oder AB2-Legierungen aus Titan/Zirkonium/Nickel), die enorme Mengen Wasserstoff reversibel im Metallgitter als Metallhydrid binden kann.
- Der Elektrolyt: Eine wässrige, alkalische Kaliumhydroxidlösung (KOH, rund 20- bis 30-prozentig).
Beim Entladen oxidiert der im Metallhydrid gebundene Wasserstoff zu Wasser, während das Nickeloxidhydroxid reduziert wird. Die Nennspannung beträgt 1,20 Volt, die Ladeschlussspannung liegt je nach Ladestrom und Temperatur bei rund 1,42 bis 1,48 Volt.
Lazy-Battery-Effekt vs. Memory-Effekt
Häufig wird der Begriff Memory-Effekt fälschlicherweise auf NiMH-Akkus übertragen. Der echte, zerstörerische Memory-Effekt existierte jedoch ausschließlich bei Nickel-Cadmium-Akkus durch das Wachstum scharfkantiger Cadmiumkristalle. NiMH-Akkus sind davon vollkommen frei.
Allerdings kennen NiMH-Zellen den sogenannten Lazy-Battery-Effekt (Trägheitseffekt): Werden sie dauerhaft nur flach entladen (z. B. immer nur um 20 Prozent) und anschließend wieder voll aufgeladen, verändert sich das Kristallgefüge der Nickelelektrode geringfügig. Dies führt dazu, dass die Entladespannung im späteren Betrieb etwas niedriger liegt. Empfindliche Geräte schalten dann ab, obwohl der Akku chemisch noch Energie enthält. Dieser Effekt lässt sich durch ein- bis zweimaliges vollständiges Entladen bis auf 0,9 Volt und anschließendes Neuladen (Refresh-Zyklus) vollständig beheben.
Der Durchbruch: LSD-Technologie (Low Self-Discharge)
Klassische NiMH-Akkus der Anfangszeit hatten den großen Nachteil einer enormen Selbstentladung von oft 1 Prozent pro Tag. Seit der Einführung der LSD-NiMH-Technologie (allen voran Panasonic Eneloop) ist dieser Nachteil Geschichte: Durch hochreine Separatoren und verbesserte Gitterlegierungen halten moderne LSD-Akkus ihre Ladung über Jahre hinweg und stehen Einwegbatterien bei der Lagerung in nichts nach.
| Parameter | NiMH Standard (klassisch) | NiMH LSD (z. B. Eneloop) |
|---|---|---|
| Kapazität (AA) | bis zu 2.800 mAh | 1.900 bis 2.500 mAh |
| Selbstentladung nach 1 Jahr | oft komplett entladen (100 %) | nur ca. 10 bis 15 % |
| Zyklenlebensdauer | 300 bis 500 Zyklen | bis zu 2.100 Zyklen |
| Einsatzbereitschaft | Muss vor Nutzung geladen werden | Sofort einsatzbereit (pre-charged) |
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