Steigende Impedanz

Der Innenwiderstand, auch Impedanz genannt, ist der Wächter des Akkus, der größtenteils die Betriebsdauer eines Akkus bestimmt. Eine hohe Impedanz begrenzt den Energiefluß aus dem Akku.

Eine simulierte niedrige und hohe Impedanz ist in Bild 3 und 4 dargestellt. Wird eine hohe Stomabgabe von einem Akku mit hoher Impedanz abverlangt, bricht die Spannung zusammen und löst die Warnanzeige aus. Obgleich der Akku über einen ausreichenden Energievorrat verfügt, unterbricht das tragbare Gerät kurz danach und die im Akku verbleibende Energie bleibt zurück.

Effekte bei niedriger und hoher Akkuimpedanz während des Ladens

Der NiCd Akku hat aufgrund seiner Eigenschaften die geringste Impedanz aller handelsüblichen Akkusystemen, selbst nach der Lieferung von 1000 Zyklen. Zum Vergleich beginnt der NiMH mit einem höheren Widerstand und die Ablesewerte steigen nach 300-400 Zyklen an. Der Li-Ion bietet etwas bessere Impedanz-Charakteristiken als der NiMH, ist jedoch nicht so gut wie der NiCd. Der tägliche Gebrauch ändert den Innenwiderstand der Li-Ion nicht, die Alterung trägt jedoch dazu bei. Die typische Lebensdauer eines Li-Ion beträgt zwei bis drei Jahre, benutzt oder nicht.

Es ist wichtig, den Innenwiderstand eins Akkus niederig zu halten, besonders bei digitalen Handys und Geräten mit hoher Strombelastung. Die Impedanz bei einem auf Nickel basierenden Akku vermag sich drastisch zu erhöhen, wenn er nicht regelmässig gewartet wird.

Impedanzwerte von mehr als doppelt der normalen Stufe konnten bei NiCd Akkus mit Memory beobachtet werden. Nach Anwendung eines Rekonditionierungszykluses mit dem Cadex Akku-Analyser kehrten die Ablesewerte auf das normale Maß zurück. Es wird angenommen, daß das Rekonditionieren die Zelle von kristallinen Formationen reinigt und den Innenwiderstand verringert.

Die Impedanz der Li-Ion Akkus kann durch Zyklieren nicht korrigiert werden, da die Zelloxidation, nicht rückgängig machbar ist. Blei-Säure-Akkus lassen sich manchmal durch Zyklieren oder Ausgleichsladung verbessern.

In Bild 5 vergleichen wir die Spannungseigenschaften mit der entsprechenden Akku-Betriebszeit einer niedrigen, mittleren und hohen Akku-Impedanz, wenn belastet mit einem digitalen Gerät. Ähnlich einem Softball, der sich leicht verformt sobald er gedrückt wird, schwankt die Spannung eines Akkus mit hoher Impedanz mit ihrem Abgabestrom wie eine Fahne im Wind. Die Stromimpulse drücken die Spannung zum Ende der Entladung, was sich in frühzeitiges Abschalten umsetzt.

Mißt man den Akku nach der Entladung mit einem Voltmeter, erholt sich im allgemeinen die Spannung und alles erscheint wieder normal. Dies gilt besonders bei auf Nickel basierenden Akkus. Es sollte erwähnt werden, daß der Ladezustand sich auf keinen Fall durch eine Spannungsmessung ablesen läßt.

Ein Akku mit hoher Impedanz vermag zu arbeiten, wenn er behutsam mit einem niederigen Gleichstrom belastet wird, wie dies für Taschenlampen und bei tragbaren CD-Spielern der Fall ist. Bei dieser langsamen Entladung ist die meiste Energie lieferbar und der Nachteil der hohen Impedanz wird größtenteils verschleiert.

Den Innenwiderstand eines Akkus kann man mit einem Impedanz-Meßgerät ermitteln. Verschiedene Methoden stehen zur Verfügung, die Wechselstrom-, Gleichstrom-Ladungen und die Pulsiermethoden umfassen; jede für sich ergibt leicht unterschiedliche Ablesewerte. Die Cadex C7000 Akku-Analyser Serie erlaubt die Impedanzmessung durch den Ohm-Test bezeichnen. Die Testzeit dauert zehn Sekunden und arbeitet mit diskreten Lade- und Entlade Pulsiermethoden,. ohne daß der Akku entladen wird