Der Akku als Motor für Werkzeuge – das sollte man wissen

Der Akku als Motor für Werkzeuge – das sollte man wissen

Leistungsstarke Werkzeuge basieren nicht zuletzt auf der Power, die vom damit verknüpften Akku ausgeht. Die praktische Handhabung eines Werkzeuges hängt damit zusammen, denn schnelle und korrekt ausgeführte Arbeitsschritte sind DAS Merkmal eines elektrisch betriebenen Gerätes schlechthin. Der Einsatz eines Akkus ist nicht nur aufwendig und teuer, sondern erfordert zugleich ein Mindestmaß an Materialkunde. Im Segment der Elektrowerkzeuge werden jedoch eine Vielzahl an Akkutypen verbaut, was den Vergleich erschwert.

In den folgenden Absätzen werden die wichtigsten Grundlagen beim Kauf von Werkzeug-Akkus dargestellt.

Variante I: Nickel-Cadmium (NiCd)

Ein Akku auf Basis von Nickel-Cadmium bietet die Auswahl zwischen offenen und sogenannten gasdichten Zellen. Während die erstgenannte Variante vor allem bei stationären Anwendungen Verwendung findet, werden gasdichte Zellen häufig als Ersatz für allerlei Haushaltsgeräte verwendet. Vor allem ältere Werkzeuge nutzen diese Technologie noch, je nach Art des Werkzeuges gibt es aber auch bei kabellosen Elektrowerkzeuge noch heute NiCd-Akkus. Sie sind für niedrige Spannungen im Bereich 0,9 bis 1,0 V ausgelegt, weisen einen niedrigen Innenwiderstand auf und lassen sich mittels Entladeschlussspannung wieder aufladen – ansonsten würde die Tiefentladung sich auf die Funktionalität auswirken.

Bei richtigem Umgang sind sie äußerst lange haltbar, also vor allem nur dann eine Neuladung vornehmen, wenn sie auch tatsächlich vollständig entleert wurden. Dadurch bleibt die Kapazität erhalten. Einsetzbar in warmer oder kalter Umgebung, zudem verknüpft mit einer sehr hohen Leistung in Form der Leistungsdichte, bei beim Anlaufen des Werkzeuges notwendig ist.

Variante II: Nickel-Metall-Hydrid (NiMH)

Nickel-Metall-Hydrid-Akkus basieren auf einer Nennspannung von 1,2 V pro Zelle, die normale Entladeschlussspannung beträgt 1,0 V. Sie fanden seit Anfang der 1970er zunehmend Verwendung in kleineren Heimgeräten, mit der Zeit wurden die vielfach verwendeten Alkalibatterien ersetzt. Vorteilhaft gegenüber NiCd-Akkus ist das Fehlen des als umweltschädlich geltenden Cadmiums, zudem weisen sie eine höhere Energiedichte auf. Beim Kauf derartiger Akkus ist zu beachten, dass es mittlerweile eine wachsende Anzahl NiMH-Akkus mit deutlich reduzierter Selbstentladung gibt.

Negative Auswirkungen auf die Nutzbarkeit dieser Akkus hat eine Überhitzung, eine Überladung oder die falsche Polung. Die Anzahl der Ladezyklen ist beschränkt, was Auswirkungen auf die allgemeine Lebensdauer des Akkus hat. Nur in Kombination mit einem intelligenten Ladegerät ist es möglich, die normale Anzahl von 500 Ladezyklen auch tatsächlich zu erreichen.

Einsetzbar im Bereich bis 0 Grad Celsius, darunter erhöht sich bis -20 Grad Celsius kontinuierlich der Innenwiderstand – auf diese Weise bricht die Spannung und Last ein, die Leistung ist praktisch unbrauchbar.

Variante III: Lithium-Ionen (Li-Ion)

Bei Lithium-Ionen-Akkus handelt es sich um sehr vorteilhafte Akkumulatoren, die eine hohe spezifische Energie aufweisen. Da hierbei jegliche Phasen der elektrochemischen Zellen auf Lithium-Verbindungen basieren, bedarf es einer fachgerechten Schutzschaltung. Notwendig wird diese, weil sowohl eine Tiefentladung als auch eine Überladung sich negativ auf den Li-Ion-Akku auswirken. Der oftmals beschriebene Memory-Effekt ist hierbei nur gering, zudem orientiert die die thermische Stabilität anhand der Bauart – es gibt etwa ein halbes Dutzend weiterer Kombinationen auf Basis von Lithium-Ionen.

In Anwendung im Bereich von Werkzeugen, etwa Akkubohrern, überzeugen Li-Ion-Akkus aufgrund ihrer geringen Bauweisen. Sie sind deutlich kleiner als die vorgenannten Bautypen, weisen gleichzeitig aber eine höhere Energiedichte auf. Selbst längere Lagerungszeiten sind kein wesentliches Problem, denn die sogenannte „Selbstentladungsrate“ ist gering.

Dies hat Vorteile im täglichen Gebrauch von Werkzeugen, denn Werkzeuge auf Li-Ion-Basis können auch bei fehlender Entladung zu jedem Zeitpunkt aufgeladen werden, ohne dass sich hierdurch ihre Kapazität verringern würde.

Tipps zum Kauf eines Werkzeugakkus

Wie bereits weiter oben angeführt, bedarf es je nach Akkutyp zugleich einer sachgerechten Ladung. Derartige Ladegeräte sind elementar für die Funktionsweise von Akkus, wirken sich positiv auf Ladezyklus und Ladekapazität aus. Insbesondere namhafte Markenhersteller bieten universell einsetzbare Ladegeräte, einsetzbar für bestimmte Akkutypen in vorgegebenen Volt-Bereichen. Wichtig ist dabei, dass

  • ein Schnelllademodus eingebunden ist,
  • die Funktion des „Active Cooling“ verknüpft ist, was sich positiv auf die Lebensdauer des Akkus auswirkt,
  • eine Schutzelektronik eingebaut ist, die zum Beispiel gegen einen Kurzschluss oder eine Überhitzung wirkt.

Vergleichswerte einzelner Akkus

Um zwischen dem Gros der einzelnen Akkutypen wählen zu können, müssen verschiedene Grundwerte beachtet werden.

  • Klassische Bleiakkus weisen eine Energiedichte zwischen 30 und 40 Wh/kg auf, bei einer relativ hohen Zellspannung von 2,0 V und einem Ladewirkungsgrad von bis zu 70 Prozent. Ihre Lebensdauer beträgt zwischen 300 und 600 Ladezyklen, was etwa vier bis acht Jahren entspricht.
  • Moderne Li-Ion-Akkus haben eine Energiedichte zwischen 120 und 180 Wh/kg, bei einer gleichzeitig sehr hohen Zellspannung 3,6 V und einem effektiven Ladewirkungsgrad von 90 Prozent. Hierdurch werden zehn bis fünfzehn Jahre Lebensdauer möglich, alternativ sind zwischen 500 und 800 Ladezyklen gegeben. Die im Monat verlaufende Selbstentladung beträgt lediglich zwischen ein und zwei Prozent, praktikabel also jederzeit in Außenanwendungen.
  • LiPo-Akkus bewegen sich üblicherweise im Bereich zwischen 130 und 180 Wh/kg, ihre Zellspannung als Nennspannung beträgt 3,7 V. Auch hier wird ein Ladewirkungsgrad im Bereich von 90 Prozent erreicht, gleichwohl liegt die durchschnittliche Lebensdauer lediglich bei sieben bis zehn Jahren (analog zu 300 bis 500 Ladezyklen).

Im Handel findet sich eine Vielzahl an Kombinationsakkus, die für verschiedene Anwendungszwecke ausgelegt sind. Je nach Akkutyp ist es von Bedeutung, in welchen Abständen geladen wird und welche Funktionen entsprechende Ladegeräte aufweisen. Weitere Informationen geben die jeweiligen Datenblätter der Hersteller, die hierin gemacht Angaben entsprechen EU-weit einheitlichen Pflichtangaben.

Zusammenfassung

In immer mehr modernen Werkzeugen werden unterschiedliche Arten von Lithium-Ionen-Akkus eingesetzt. Aufgrund ihrer kompakten Größe, bei gleichzeitig hoher Energiedichte, versprechen sie ausreichend Leistung in praktisch jedem Heimwerkzeug. Zudem werden darin keine Schwermetalle verarbeitet, was in puncto Entsorgung ökologischen Aspekten gerecht wird.

Artikelbild: © Sandra van der Steen / Bigstock.com

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