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Warum Akkus schwächer werden und wie sie länger halten

Akkus sind die Herzen unserer Smartphones, ohne diese bleibt der Screen schwarz und der nächste Twittererguss muss warten. Aber Moment mal: Als das Handy neu war hielt der Akku bei gleicher Nutzung etwas länger. Wieso eigentlich?

Dieser Artikel soll sich nun mit dieser Frage, der Funktionsweise des Akkus und mit Tipps zur Verlängerung der Lebensdauer beschäftigen.

Funktionsweise

Um die Fragen nach dem Leistungsverlust und einer längeren Lebensdauer beantworten zu können, müssen wir erstmal die Funktionsweise eines Lithium-Polymer (Li-Po) Akkus beleuchten. Diese Bauform der Lithium-Ionen Akkus ist gerade bei Smartphones und diversen Wearables aufgrund ihrer Leistungsdichte und Flexibilität beliebt.

Fangen wir also sprichwörtlich bei Adam und Eva an. Ein Akkumulator speichert grundsätzlich erstmal elektrische Energie auf elektrochemische Weise. Beim Li-Po erfolgt dies mithilfe von Lithium-Ionen, beim geladenen Akku befinden sich die positiv geladenen Lithium-Ionen am Minuspol in einer Graphitstruktur. Beim Entladen gibt diese Struktur Elektronen ab, welche über die Kontakte durch die Leitungen abfließen, dabei wandern die Lithium-Ionen durch das Elektrolyt, welches beim Lithium-Polymer Akku aus einem gelartigen Polymer besteht. Am Pluspol liegt eine Verbindung von Lithium mit Kobalt, Mangan oder Nickel vor. Diese nimmt die wandernden Lithium-Ionen und Elektronen auf.

Die Verbindung am positiven Pol hält die Lithium-Ionen besser und bildet mit diesen einen stabileren Verbund als das Graphit am Minuspol. Deshalb funktioniert beim Lithium-Ionen Akku grundsätzlich die Energiespeicherung.

Abnutzung

Wieso nutzt sich jetzt aber ein Akku ab, sprich verliert seine Leistung? Bei jedem Ladevorgang oxidiert der Pluspol und beim Entladevorgang der Minuspol (Chemie! Oxidation ist Elektronenabgabe). Und bei der Oxidation entstehen auch Nebenprodukte, welche die Speicherfähigkeit der Elektroden beeinträchtigen. Und Elektroden mit verringerter Speicherfähigkeit können weniger Lithium-Ionen aufnehmen.

Allerdings altert ein Akku auch dann, wenn er nicht verwendet wird. Vor allem dann, wenn er nicht unter optimalen Bedingungen gelagert wird. Wenn der Akku altert kommt es ebenfalls zu irreversiblen Vorgängen, welche schlussendlich die Speicherkapazität der Elektroden verringern.

Und wann macht sich der Verschleiss bemerkbar? Eigentlich verschleißt der Akku schon ab der ersten Ladung, jedoch gilt er erst dann als verschlissen, wenn er weniger als 80% seiner anfänglichen Kapazität vorweisen kann. Dies passiert bei den meisten verbauten Handyakkus nach frühestens 500 Ladezyklen. Das entspricht bei einem Zyklus alle ein bis zwei Tage auch ungefähr einem Handyleben.

Verlängerung der Lebensdauer

Apropos Ladezyklen, hier können wir schonmal mit einem oft herumgeisternden Mythos aufräumen. Oft wird nämlich behauptet, dass am Stück laden den Akku schont. Dem ist nicht so, modernen Lithium-Ionen Akkus ist es egal, ob sie zwei mal halb entladen und wieder geladen werden oder einmal voll. Beide Szenarien entsprechen einem Ladezyklus. Der einzige Vorteil, den die zwei Halbladungen haben, ist eine eventuell geringere Erwärmung des Akkus beim Laden. Einen Memory-Effekt wie bei den alten NiMH-Akkus gibt es nicht.

Damit kommen wir zum ersten Punkt: Achtet auf die Temperatur eures Akkus, sowohl im Betrieb als auch bei der Lagerung. Akkus mögen es nicht, wenn sie warm werden, denn Wärme begünstigt die Alterung. Im schlimmsten Fall kann sich der Akku sogar entzünden. Ideal wären Temperaturen um die 20°C. Wird der Akku zu kalt, verliert er zum einen kurzfristig an Leistung, kann man ja an kalten Wintertagen selbst beobachten, und auch langfristig kann der Akku hierbei Schaden nehmen.

Bleiben wir bei der Lagerung. Diese sollte selbstverständlich ohne Feuchtigkeit erfolgen. Über die ideale Ladung bei einer längeren Lagerung sind sich selbst die Hersteller nicht einig. Manche empfehlen den Akku zu entladen, andere den Akku auf ca 50% zu laden. Haltet euch hier im Zweifelsfall an die Herstellervorgaben. Jedoch solltet ihr in regelmäßigen Abständen den Ladestand der Akkus überprüfen um eine Tiefentladung durch Selbstentladung zu verhindern.

Schon wieder das nächste Stichwort: Tiefentladung, der Tod aller Akkus. Ein tiefentladener Akku ist unwideruflich kaputt und kann sich sogar entzünden. Jedoch kann dies im normalen Gebrauch bei Smartphone-Akkus nicht passieren, denn die Akkuelektronik schaltet weit vorher ab, viele Handys schalten sogar noch früher ab, da das System die Akkuspannung auch selbstständig überwacht.

Und was ist mit Überladung? Auch hier kann es im schlimmsten Fall zu einem Brand kommen, jedoch schaltet wieder die Akkuelektronik selbstständig früher ab.
Die meisten Tipps zur richtigen Ladung von Lithium-Polymer Akkus bzw Lithium-Ionen Akkus kommen aus dem Modellbau, wo die Akkus oft ohne eigene Überwachungselektronik betrieben werden, hier ist es besonders wichtig, den Akku bei 20-80% Ladung zu halten, darüber bzw darunter ist man im gefährlichen Bereich.

Bei Handyakkus ist dies nicht unbedingt nötigt. Oft ist es sogar so, dass 100% Anzeige beim Phone eben nicht echten 100% des Akkus entsprechen, die Entwickler skalieren den gemessenen Wert schon entsprechend der Werte, bei denen die Akkuelektronik abschaltet. Haltet ihr den Akku trotzdem in einem gewissen Bereich, oft ist von 10-90% die Rede, kann das sicherlich nicht schaden, vielleicht nutzt es auch etwas. Denn damit werden die Ladezyklen flacher, was die Anzahl der Ladezyklen ebenfalls erhöhen kann.


Quellen Elektronik Kompendium, akku-abc, ITWissen.de, Elektronik.net

Grafik Wikipedia (User Cepheiden)

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Florian_L

Florian_L

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15 Kommentare auf "Warum Akkus schwächer werden und wie sie länger halten"

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spaten
Mitglied
Erstmal danke für den Artikel, der ist bestimmt für einige hilfreich zum Verständnis der Thematik! Wirklich gut recherchiert! „Das entspricht bei einem Zyklus alle ein bis zwei Tage auch ungefähr einem Handyleben.“ 1. Was ist ein Handyleben? 2. Ein Zyklus alle ein bis zwei Tage ist unrealistisch. mein L950XL Lade ich ca 2-3 mal am Tag, was auf einen gealterten Akku hindeutet, aber nun mal der Realität entspricht. Vielleicht mag die Annahme am „Anfang“ eines „Akkulebens“ stimmen, aber im Laufe der Zeit wird das Laden immer öfter nötig werden. Ich schätze, im Schnitt wird ein Akku etwas über einmal am… Weiterlesen »
Scaver
Mitglied

Also ich muss mein L950 immer nur einmal am Tag laden. Nutze ich den Edge nicht (Edge frisst wie blöde), reichen auch alle 2 Tage. Ich nutze noch den original Akku von vor über 2 Jahren!

Und ein Handyleben entspricht in der Regel 2 Jahre.

Oliver Duis
Gast

Hier sind wirkliche Messungen, die Charts ganz unten sind interessant: http://batteryuniversity.com/index.php/learn/article/how_to_prolong_lithium_based_batteries

Neben Temperatur ist das Fazit, die Ladung einfach in einem möglichst engen Rahmen in der Mitte zu halten. z.B. bis 25% entladen lassen, dann auf nur 75% laden.

Herron
Mitglied

Finde ich hilfreich. Danke!

hitobics
Mitglied

Schön geschrieben, aber der Memoryeffekt entstand bei NiCd Akkus, NiMh hatten diesen Effekt nicht mehr. Ich lade mein L950XL auch täglich.

STP
Mitglied

Super! Endlich kriegt es mal jemand hin einen wirklich guten Artikel zum Thema Akkus abzuliefern. Daumen hoch!

Kleine Ergänzung: Die Oxidationsintensität steigt mit dem Ladezustand. D.h. bei 90% ist der Verschleiß durch herumliegen „stärker“ als bei 70%. Deshalb die Akkus beim Einlagern nicht voll laden sondern lieber zwischen 40%-60%. Wenn ich das richtig im Kopf habe, dann beträgt eine typische Entladung ~1% pro Monat.

Ranzakarle
Mitglied

Das ist das schöne an den Lumias, Akku tot, neuer rein…
Meiner ist jetzt 2,5 Jahre alt und schafft noch nen ganzen Tag, bin rundum zufrieden und nicht böse wenn er dann bald doch die Grätsche macht…
Schöner Artikel….

DrDunkey
Mitglied

Guter verständlicher Artikel, vielen Dank! Eine Frage, die ich mir immer Stelle: was sagt der Akku zu Schnelladetechniken, wie QuickCharge? Ich vermeide es bei meinem Handy, wo es möglich ist und benutze ein konventionelles Ladegerät.

Scaver
Mitglied

„Einen Memory-Effekt wie bei den alten NiMH-Akkus gibt es nicht.“
Gibt es doch, wenn dieser auch nicht so gravierend ausfällt. Es gibt aber mittlerweile wissenschaftliche Untersuchungen die ganz klar beweisen, das es den Memory-Effekt hier doch gibt.
Der wird sich aber weniger bemerkbar machen, außer man lädt das Gerät 10x am Tag immer bevor er leer ist. Vorher kommen andere Sachen zum tragen.

keinuntertan
Mitglied

Das 950 XL hier wird beim Laden per Netzgerät so heiß, dass ich nur noch mit Fatboy-Ladekissen kabellos auflade. Dann sind die Temperaturen normal.
Diese Quickcharge-Ladetechnik kann nicht gut für den Akku sein, egal, wer etwas anderes behauptet. Erinnern wir uns, dass Samsung Galaxys schon verschmort sind.

rolin
Mitglied

Gibt es eigentlich in der Nach-Windows-Phone -Ära einen Andoriden, bei dem man den Akku eigenhändig tauschen kann? So lange nutze ich meine Lumias bis das Licht ausgeht.

gyrator
Mitglied

Könnte man den Artikel bitte korrigieren?
In der Einleitung ist folgender Satz geschrieben „Ein Akkumulator speichert grundsätzlich erstmal Spannung auf elektrochemische Weise.“
Dies ist einfach Falsch, da dass Maß für die elektrische Spannung Maßgeblich durch die verwendeten Materialien des Akkumulators bestimmt wird und nicht durch die Quantität an getrennten Ladungsträgern.
Das Bedeutet also (siehe hier: http://www.chemie.de/lexikon/Akkumulator.html):
„In einem Akkumulator wird beim Aufladen elektrische Energie in chemische Energie gewandelt.

Die von einer elektrochemischen Zelle erreichte elektrische Nennspannung hängt von der Art der verwendeten Materialien ab.“

Gruß

Jptech42
WU Team

Jein. Es wird Ladung (also Elektrische Energie, umgeformt in Chemische) gespeichert, nicht Spannung. Spannung ist nur die Maßeinheit für das Potential des Stroms („wie stark er von + nach – zieht“). Die Spannung hängt also tatsächlich von beidem ab 😉 gerade bei neuen Akkutypen (Li-Ion und LiPo) hängt es aber auch stark von der Trennschicht zwischen den einzelnen Layern ab. Ist ein komplexes Thema.

gyrator
Mitglied

Ein Jein ist hier nicht gegeben, sondern nur ein Nein zum Thema Spannung. Auch hat Strom zunächst nichts mit Spannung gemein, da der Strom lediglich ein Maß für den Transport von Ladungsträgern pro Sekunde ist (1C/s enspricht 1A). Bitte dazu das Physikbuch konsultieren. Ein Potential entsteht durch Ladungstrennung welche durch chemische Reaktion (Oxidationraktion und Reduktionsraktion) gespeichert wird.
Gruß