Akku: Alterung messen

Mit zunehmender Alterung lassen Akkus nicht nur in der Kapazität nach, sondern auch in ihrem Vermögen ihre Energie sicher abzugeben und zu laden. Die Alterung lässt sich überprüfen, auch von Geräten mit eingebautem Akku.


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Akkus & Dampfen

Ob Handy, Tablet oder Dampfe, sie alle werden mit Li-Ion Akkus verwendet. Diese sind grundsätzlich sehr sicher, wie die niedrigen Unfallzahlen von täglich milliardenfach verwendeten Akkus beweisen (Smartphone, Laptop, etc).

Beim Dampfen werden jedoch Leistungen abgefordert welche die eines Smartphones um ein vielfaches übersteigt – es werden andererseits aber auch Akkus verwendet die um ein vielfaches belastbarer sind als der Akku eines Smartphones. Dennoch kann der Akku-Verschleiß um ein vielfaches höher sein. Im augenblicklichen Watt-Wahn dem die Dampfer-Szene verfallen ist gibt es Geräte die soviel Leistung abfordern das ein Akku nach ~50 Ladezyklen schrottreif ist, wenn überhaupt so lang, da Akkus beim Dampfen heutzutage ohne Not an ihre Belastungsgrenze gebracht, oder sogar überlastet werden, Beispiel iJoy RDTA Box 200W – Test

Es sind hohe Ströme im Spiel, und damit einhergehend auch eine thermische Belastung der Akkus, was die Wahrscheinlichkeit eines Fehlerfalls erheblich steigert. „Fehlerfall“, das bedeutet in der Regel ausgasen, im schlimmsten Fall Brand und/oder Explosion (extrem selten). Wärme ist nie gut, weder beim Entladen, noch beim Laden.

Die Messung der Kapazität ist ein gutes Mittel um zu  prüfen wie es um einen Akku bestellt ist. Bei wechselbaren Akkus (18650 etc) hat man zusätzlich die Möglichkeit auch den Innenwiderstand zu kontrollieren: Akku Innenwiderstand

Akkus in Smartphone, Tablet, Laptop etc

Bei diesen Geräten sind die verbauten Akkus meist keine Li-Ion Rundzellen (Laptops können Rundzellen drin haben), sondern von flacher Bauform. Der flache Akku steckt hier nicht in einem starren Blechgehäuse, sondern wird luftdicht in eine „Tüte“ eingepackt (vakuumuiert), und im Fehlerfall entgast der Akku nicht ins Freie, sondern meist nur in die Tüte, die sich dann aufbläht und dabei das Gerät beschädigen kann.

Wann ist ein Akku verbraucht?

Ein verbrauchter Akku funktioniert meist noch einige Zeit, man muss nicht gleich Panik schieben. Das Risiko der Entgasung nimmt durch diese Faktoren zu:

  • Dem weiteren Grad der Abnutzung.
  • Der Stromstärke mit der der Akku belastet (entladen) wird.
  • Der Stromstärke mit der der Akku geladen wird (Wärme = höheres Risiko).
  • Dem Alter, auch bei Nichtbenutzung.

Ich empfehle einen Akku zu entsorgen / tauschen wenn EINER der folgenden Punkte eintritt:

  • Der Akku hat mehr als 20% seiner Kapazität verloren.
  • Der Akku besteht den Ladungstest nicht.
  • Der Akku wird beim Laden deutlich wärmer als sonst. Das kann ohne Temperaturmessung allerdings eine sehr subjektive Sache sein. Wer es prüfen möchte macht das am besten per kontaktloser IR-Messung, dafür gibt es diverse Geräte: AM | FT (klein) | GB

Zum Faktor des kalendarischen Alters kann man schwerlich Angaben machen, da es Akkus gibt die nach 2 Jahren korrekter Lagerung hinüber sind, andere halten im Betrieb 5 Jahre und mehr. Die Qualität ist sehr unterschiedlich, und somit die Spanne der „Grundlebensdauer“ sehr groß.

Integrierte (fest verbaute) Akkus

Ein Smartphone / Tablet / Notebook kann oft noch unterhalb der 80% Restkapazität genutzt werden, wenn es in der Lage ist den Akku beim Laden zu überwachen. Dennoch wird der Akku sich irgendwann aufblähen, was das Gerät zerstören kann, und warm/heiß kann es auch werden… Brände sind zwar die Ausnahme, passieren kann es aber auch.

Bei „dummen“ Geräten, die nicht den Akku überwachen, sowie bei Geräten die viel Strom aus dem Akku ziehen (eine Dampfe zum Beispiel) würde ich mich an die 80% halten…

Alterung von wechselbaren Akkus messen

Opus BTC100 Display: Discharge Modus.Um die Alterung von wechselbaren Akkus (zB 18650) zu überprüfen verwendet man am einfachsten ein Akku-Ladegerät welches die Kapazität (mAh) ermitteln kann, zB das Opus BT-C100 (AM | FT | GB) (Test), oder das 4-Schacht-Gerät XTAR Dragon VP4 Plus (AM). Beide können zudem auch noch den Innenwiderstand messen.

Neuzustand messen

  1. Verwende am Ladegerät das Programm zur Kapazitätsmessung. Benutze die Standardwerte des Programms, sofern sie den maximal zulässigen Lade-/Entladestrom des Akkus nicht übersteigen. Für 18650-Akkus ist zB Laden mit 1A und Entladen mit 0,5A ein guter Wert.
  2. Speichere die Messwerte, und die Bedingungen unter denen Du sie gemacht hast (Stärke des Entladestrom / Ladegerät-Modell).

In der Regel werden Akkus des gleichen Typs ziemlich nah beieinander liegen, so dass Du nicht zwingend den Messwert jedes einzelnen Akkus notieren brauchst – der Mittelwert aller Akkus geht dann auch.

Nebenbei kannst Du mit der Messung gleich prüfen ob ein Gurken-Akku dabei ist. Ich habe schon mal einen tiefentladenen VTC5A bekommen, von einem namenhaften Akkuhändler auch noch. 😀 🙄

Hat man es versäumt den Akku im Neuzustand zu messen…

…dann kann man zur Not auch einen anderen neuen Akku des gleichen Typs messen.

Tipp: Wenn Du Sony VTC5A (AM) benutzt, und dieser vom BT-C100 mit 1900 mAh gemessen wird, dann hat er sein Lebensende erreicht. Neue VTC5A haben ca. 2400 mAh (2,8V Entladeschlussspannung und 0,5A Last), womit 1900 mAh dann 80% Restkapazität entsprechen.

Spätere Kontrollmessung

  • Führe die Messung unter den gleichen Bedingungen durch mit denen Du die Neu-Messung gemacht hast (Stärke des Entladestrom / Ladegerät-Modell).
  • Die prozentuale Veränderung der Kapazität rechnest Du so:
    Aktueller Messwert * 100 / Neuzustand Messwert
    Beispiel:  1945 mAh * 100 / 2513 mAh
    Das wären dann 77% Kapazität gegenüber dem Neuzustand, und der Akku ist reif für die Insel.

Messen solltest Du immer mit dem gleichen Ladegerät, weil unterschiedliche Ladegeräte unterschiedlich messen, und so Werte dabei herauskommen die nicht miteinander vergleichbar sind. Es sei denn Du weißt das Ladegerät A das gleiche wie Ladegerät B misst. In meinen Tests waren zum Beispiel die Werte vom LiitoKala Lii-500 und vom Opus BT-C100 quasi identisch. Beim BT-C3100 hingegen würde es nicht hinkommen.

Ladungs-Test (Optional)

Diesen Test kannst Du auch dann machen wenn Du den Akku nicht im Neuzustand gemessen hast. Er zeigt Dir ob die Akku-Chemie schon richtig im Eimer ist. Du brauchst dazu ein Ladegerät das Dir die Kapazität auch beim Laden anzeigt. Das BT-C100 zum Beispiel zeigt die korrekte Kapazität auch beim Laden an.

Falls Du Deine Akkus normalerweise mit extra wenig Ladestrom lädst (cold charge), dann mache diesen Test nicht unbeaufsichtigt.
Mache den Test auf jeden Fall mit einer „normalen“ Stromstärke bei der sich auch ein gesunder Akku beim Laden erwärmen würde. Eine geringe Stromstärke (cold charge) führt bei angegriffener Akku-Chemie zu einer normalen Ladung und verdeckt den Fehler.

  1. Entlade den Akku mit einer Stromstärke von 0,5 Ampere. Notiere den Messwert und lass den Akku abkühlen.
  2. Lade den Akku nun mit 1 Ampere (nur für 18650 Akkus – bei kleineren Akkus bitte nachschauen mit wieviel Ampere sie geladen werden dürfen).

Ist der Akku defekt, wird der Messwert der Ladung merklich höher als der Messwert der Entladung sein, und die Ladedauer sehr lang sein.
Falls der Akku knallheiß wird kannst Du den Test auch vorzeitig abbrechen und den Akku entsorgen.

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Alterung von eingebauten Akkus messen

USB Monitor: DisplayUm die Akku-Alterung von Geräten mit integriertem Akku zu prüfen eignet sich ein kleiner USB-Monitor (AM | GB | FT) den man einfach zwischen das USB-Netzteil und das zu ladende Gerät steckt.

Neuzustand messen

  1. Gerät vollständig entladen.
  2. Laden, mit dem für das Gerät empfohlenen Ladestrom (oft 1A). Verwende nicht den Computer-USB, sondern ein Wandnetzteil das mindestens 1A Stromstärke besitzt, es dürfen auch mehr Ampere sein. Das Gerät nimmt sich dann automatisch die richtige Strommenge.
    Bei Smartphone und Tablet alle Apps schließen und den Flugmodus aktivieren.
  3. Notiere den Wh-Messwert (im Bild, dritte Zeile: „Ene: 19.525Wh„) und die Stromstärke (Ampere) die am Anfang der Ladung vorhanden war (im Bild, oben rechts: „Cur: 0.00A„.

Der USB-Monitor zeigt auch „mAh“ an, doch ist „Wh“ (Wattstunde) deutlich besser, weil dies die tatsächlich geflossene Energiemenge ist, unabhängig von der aktuellen USB-Spannungslage, und somit immer unabhängig von der jeweils verwendeten USB-Spannungsquelle. Noch mehr Infos zu „Wh“ findest Du hier: Wh-Erklärung

Spätere Kontrollmessung

Führe die Messung unter gleichen Bedingungen wie die erste Messung durch (Ladestrom / ein ausreichend starkes Netzteil verwenden) .

Den prozentualen Kapazitätsverlust berechnest Du so:
Aktueller Messwert * 100 / Neuzustand Messwert
Beispiel:   4,98 Wh * 100 / 6,23 Wh

Das wären dann 80% Kapazität gegenüber dem Neuzustand und das Gerät sollte entsorgt werden (oder der Akku getauscht, falls möglich).

Anmerkungen

Das man bei diesem Verfahren nicht die Entladung, sondern die Ladung inkl. den Verbrauch der Ladeelektronik (ca. 10-25%) mit misst ist kein Problem. Es geht nicht darum einen korrekten absoluten Wert zu erhalten, sondern nur darum später die relative Veränderung des Akkus zum Neuzustand feststellen zu können, damit man sehen kann wieviel Prozent seiner Kapazität der Akku verloren hat.

Smartphones, Tablets und Notebooks

Ein Problem bei „intelligenten“ Geräten ist das sie den Akku nicht „dumm“ laden, sondern aktiv in den Ladeprozess eingreifen, zB den Ladestrom an die Akku-Temperatur anpassen könnten, oder „100%“ Füllstand anzeigen obwohl der Akku nur zu 90% geladen ist. Das ist prinzipiell eine gute Sache (schont den Akku / verringert die Wahrscheinlichkeit einer Entgasung bei ausgelutschtem Akku), kann es aber schwierig machen konsistente Vergleichsmessungen mit dem USB Monitor zu bekommen, besonders wenn der Akku richtig fertig ist.

Für „intelligente“ Geräte gibt es teilweise Apps welche die Restkapazität des Akkus anzeigen. Wie zuverlässig sie sind kann ich natürlich nicht sagen. Bei meinem iPhone 6, mit deutlich ausgelutschtem Akku, werden Werte von 55 bis 83% angezeigt, je nach Tageslaune. Die App heißt „Battery Life“, und ist von Linh Nguyen.

Links & Kommentare

  • Akku-Ladegeräte mit mAh-Messung (und Innenwiderstand)
    • Opus BT-C100  AM | FT | GB | Test
    • XTAR Dragon VP4 Plus  AM
  • USB Monitor mit Wh-Energie-Messung   AM | GB | FT
  • Berührungslose Temperaturmessung
    AM (380°C)| FT (250°C, kleines Gerät) | GB (550°C)
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