Ladungserhaltung in der Batterie

Wissenschaft Naturwissenschaften allgemein
#1

Hallo,
auf den Akkus steht immer folgendes:
Standard Charge: 15h at 70mA. Das macht rechnerisch als Ladungskapazität 1050 mAh.
Tatsächlich ist die offizielle Ladekapazität nur 700mAh.
Wie ist das denn zu verstehen. Ich meine, dass der Wirkunsgrad nicht 1 ist, ist klar. Das müsste sich aber in einer höheren Ladespannung als Entladespannung bemerkbar machen. Sagen wir mal man lädt bzw. entlädt mit der Stromstärke x, aber man lädt mit 1,5V und entlädt mit 1,2V. Da würde man jetzt den Energieverlust merken.
Aber die Ladungsmenge, die man beim Laden reinsteckt, muss doch die gleiche sein, wie die, die beim Entladen wieder rauskommt. Aber das ist laut der Aufschrift auf der Batterie nicht der Fall.

Wie muss man das also verstehen. Sind die 70mA nur eine mittlere Stromstärke, sodass man, wenn man es genauer über den zeitlichen Verlauf betrachtet, schon die 700mAh ergibt?

Danke für die Antwort
Tim

#2

Hi…

auf den Akkus steht immer folgendes:
Standard Charge: 15h at 70mA. Das macht rechnerisch als
Ladungskapazität 1050 mAh.
Tatsächlich ist die offizielle Ladekapazität nur 700mAh.
Wie ist das denn zu verstehen. Ich meine, dass der Wirkunsgrad
nicht 1 ist, ist klar.

Und damit hast Du auch schon die Lösung.

Das müsste sich aber in einer höheren
Ladespannung als Entladespannung bemerkbar machen.

Nicht zwingend. Es muß mehr Energie aufgewendet werden, um den Akku zu laden, als ihm beim Entladen wieder entnommen werden kann. Ob diese zusätzliche Energie über eine höhere Spannung, höheren Strom oder längere Ladezeit aufgebracht wird, ist theoretisch egal. Praktisch kommt es auf den Akku an. Manche vertragen oder brauchen sogar eine leichte Überspannung beim Laden, andere sterben sofort.

genumi

#3

Hallo Tim,

Aber die Ladungsmenge, die man beim Laden reinsteckt, muss
doch die gleiche sein, wie die, die beim Entladen wieder
rauskommt. Aber das ist laut der Aufschrift auf der Batterie
nicht der Fall.

Beim Laden wird der Akku warm !

Das zweite ist, wie die 700mAh gemessen werden. Es gibt da ein paar genormte Messverfahren, je nach Bauform wird die Batterie mit einem Widerstand belastet und die Zeit gemessen bis die Ladeschlussspannung erreicht wird. Dabei nimmt der Entladestrom mit der Zellenspannung ab.

Im Allgemeinen erreicht man aber mit grösseren Strömen eine kleinere Kapazität und mit kleineren eine höhere.
Wenn man sehr kleine Entladeströme hat, spielt dann die Selbstentladung die grösste Rolle.

Ein Fehler der Kapazitäts-Messmethode liegt heute noch darin, dass heute viele Geräte eine Schaltspannungsregler beinhalten. Dabei nimmt dann der Entladestrom zu, wenn die Zellenspannung abnimmt.

MfG Peter(TOO)

#4

Hallo,

auf den Akkus steht immer folgendes:
Standard Charge: 15h at 70mA. Das macht rechnerisch als
Ladungskapazität 1050 mAh.
Tatsächlich ist die offizielle Ladekapazität nur 700mAh.
Wie ist das denn zu verstehen. Ich meine, dass der Wirkunsgrad
nicht 1 ist, ist klar. Das müsste sich aber in einer höheren
Ladespannung als Entladespannung bemerkbar machen.

Praktisch repräsentiert die Ladung in mAh eine bestimmte
Anzahl von Ladungsträgern (Elektronen oder Ionen).

Nun ist es aber eben so, daß nicht jedes Elektron, das von
außen als Ladestrom zugeführt wird, auch im Innern in eine
chem. Bindung eingebaut wird. Ein gewisser Teil geht am
unvermeidlichen Innenwiderstand verloren und trägt nur zur
Erwärmung des Akkus bei.

Die Spannung ist im Idealfall genauso groß wie die Entladespannung
und entspräche genau dem Wert der elektrochemischen Spannungsreihe.

Praktisch kommt aber auch hier wieder der unvermeidliche
Innenwiderstand zum tragen, der bei Laden dann zwingend eine
Spannung erfordert, die höher ist als die ideale elektrochem.
Spannung. Beim Entladen reduziert der Innenwiderstand natürlich
die Zellenspannung in abhängigkeit von der Stromstärke.

Sagen wir
mal man lädt bzw. entlädt mit der Stromstärke x, aber man lädt
mit 1,5V und entlädt mit 1,2V. Da würde man jetzt den
Energieverlust merken.

Diese Spannungsdifferenz ist eben auf oben genannten Inenwiderstand
zurückzuführen. Die elktrochem. Zellenspannung liegt z.B. bei
ca. 1,25V (ist wohl auch noch etwas Temperaturabhängig, also
nicht absolut konstant).

Aber die Ladungsmenge, die man beim Laden reinsteckt, muss
doch die gleiche sein, wie die, die beim Entladen wieder
rauskommt. Aber das ist laut der Aufschrift auf der Batterie
nicht der Fall.

Weil eben nicht jedes reingesteckte Elektron in eine reversibel
nutzbare chem. Bindung eingeht.

Gruß Uwi

#5

Praktisch repräsentiert die Ladung in mAh eine bestimmte
Anzahl von Ladungsträgern (Elektronen oder Ionen).

Nun ist es aber eben so, daß nicht jedes Elektron, das von
außen als Ladestrom zugeführt wird, auch im Innern in eine
chem. Bindung eingebaut wird. Ein gewisser Teil geht am
unvermeidlichen Innenwiderstand verloren und trägt nur zur
Erwärmung des Akkus bei.

Nur mal zur Klarstellung. Die Ionen oder Elektronen werden ja nicht „verbraucht“. Die Elektronen die man im Ladevorgang reinsteckt, bleiben also nicht in einer chemischen Bindung, sondern werden an einer Elektrode von dem Speicherstoff aufgenommen und geben es wieder an der anderen Elektrode noch während des Ladevorgangs wieder ab. Es sei als Beispiel der Wasserstoff genannt, der beim Überladen entsteht.
Also so ist dann zu erklären, dass man mehr Ladung reinsteckt, als rauskommt, weil eben wieder Elektronen während des Ladevorgangs wieder abgegeben werden, anstatt gespeichert zu werden.
So war das doch gemeint, oder?

Aber die Ladungsmenge, die man beim Laden reinsteckt, muss
doch die gleiche sein, wie die, die beim Entladen wieder
rauskommt. Aber das ist laut der Aufschrift auf der Batterie
nicht der Fall.

Weil eben nicht jedes reingesteckte Elektron in eine
reversibel
nutzbare chem. Bindung eingeht.

siehe oben

#6

Hallo,

Nur mal zur Klarstellung. Die Ionen oder Elektronen werden ja
nicht „verbraucht“. Die Elektronen die man im Ladevorgang
reinsteckt, bleiben also nicht in einer chemischen Bindung,

Ja klar, das ist schon richtig.
Die Energie der Elektronen geht in die chem. Bindung.
Diese Energie kann eben in die chemische Bindung gesteckt werden
oder wird einfach nur herheizt.

Oder es wird in eine chem.Bindung gesteckt, die aber nicht
reversibel ist und deshalb nicht wieder umgekehrt zum Entladen
genutzt werden kann.

sondern werden an einer Elektrode von dem Speicherstoff
aufgenommen und geben es wieder an der anderen Elektrode noch
während des Ladevorgangs wieder ab. Es sei als Beispiel der
Wasserstoff genannt, der beim Überladen entsteht.

Wenn der Akku voll ist, sieht die Sache noch anders aus.
Da wird vermehrt Wärme produziert oder es werden nichtreversible
chem. Bindungen erzeugt. Mit der Chemie kenne ich mit aber nicht
so gut aus.

Also so ist dann zu erklären, dass man mehr Ladung reinsteckt,
als rauskommt, weil eben wieder Elektronen während des
Ladevorgangs wieder abgegeben werden, anstatt gespeichert zu
werden.
So war das doch gemeint, oder?

siehe oben

Weil eben nicht jedes reingesteckte Elektron in eine
reversibel nutzbare chem. Bindung eingeht.

Ist etwas mißverständlich geschrieben :frowning:

Gruß Uwi