Lithium-Ionen -Akku

Vorweg möchte ich mich gleich entschuldigen, dass dieses Thema fast nichts mit Radios zu tun hat. "Fast" desshalb, weil sicher viele Kollegen ihre Bilder mit Hilfe der Digitalkamera ins RM.org einbringen.
Viele meiner Bilder wurden mit einer Sony DSC-S70 fotografiert. Diese Kamera wurde Weihnachten 2000 gekauft. Nun hat seit kurzer Zeit der eingebaute Lithium-Ionen-Akku einen starken Kapazitätsverlust. Früher wurde nach Vollladung des Akkus eine Betriebszeit von ca. 160 Minuten am Display angezeigt (im Wiedergabemodus). Jetzt erreiche ich eine Zeit von ca. 37 Minuten. Dieser Kapazitätsverlust ist schlagartig aufgetreten, nicht schleichend, wie man es von einem Akku erwarten würde.
Mein Fotohändler hat mir nun gesagt, dass bei den Li-Ionenakkus nach ca. 700 Ladezyklen Schluss ist, der Akku ist dann unbrauchbar. Ich konnte das eigentlich nicht glauben. Mein Sohn hat dann Nachforschungen im Internet angestellt und hat so einiges erfahren: Li-Ionen-Akkus haben eine ausserordentlich hohe Lebensdauer, wenn sie nicht überladen werden und wenn sie nicht Temperaturen über 40°C ausgesetzt werden.
Mein Sohn hat nun den besagten Akku "per Hand" geladen, das heisst, er hat mit einem regelbaren Netzgerät die erlaubte Ladeschlussspannung und den erlaubten Ladestrom mittels Strombegrenzung eingestellt. Die Ladezeit war ebenfalls begrenzt. Nach abgeschlossenem Ladevorgang zeigte das Kameradisplay wieder 160 Minuten!
Fazit: Der scheinbare Kapazitätsverlust liegt nicht am Akku, sondern an der Ladeschaltung der Kamera. Möglich wäre ein eingebauter Zähler in der Ladelektronik, der nach ca. 700 Ladezyklen eine Vollladung verhindert. Dagegen spricht, der jüngere Ersatzakku lässt sich problemlos laden.
Meine Frage: hat jemand schon ähnliche Erfahrung mit Li-Ionenakkus gemacht?

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Sehr geehrter Herr Heigl,

auch als Laptop Akkus kommen seit Jahren LI-ION Akkus zur Verwendung. In der Firma für die ich arbeite, hat jeder Aussendienstmitarbeiter einen Dell Laptop. Der Akku wird dabei denkbar ungünstig beansprucht ( Teilladung, Teilentladung, hohe Temperaturen etc. )

Dabei treten nach mehreren Jahren gehäuft deutliche Kapazitätsverluste auf. Austausch des Akkus gegen einen neuen behebt das Problem.

Demzufolge haben solche Akkus auch eine irgendwie begrenzte Lebensdauer.

Das Problem der älteren Ni-CD Akkus mit Kapazitätsverlusten durch Teilladung / Teilentladung haben sie jedoch nicht.

Daher wird Ihr Händler wohl letztlich recht haben....

Gruß aus Berlin,

Henning Oelkers

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Hallo Herren Oelkers und Heigl,

alle Akkumulatorentypen unterliegen einer Alterung und erlauben nur eine begrenzte Anzahl von Lade- und Entladezyklen. Die Gründe sind je nach Type unterschiedlich und machen sich auf unterschiedliche Art bemerkbar. Die Elektroden der Akkus verändern sich durch die bei jedem Lade- und Entladevorgang stattfindenden chemischen Prozesse. Manche Akkus verlieren an Kapazität oder erhöhen ihren Innenwiderstand und können die benötigten Stromstärken nicht mehr liefern, ohne daß die Spannung zusammenbricht, auch wenn sie vielleicht bei geringen Strömen noch genügend Kapazität haben.
Gerade bei den Digitalkameras, die relativ hohe Ströme benötigen macht sich eine Innenwiderstandserhöhung des Akkus schnell bemerkbar. Meine Nikon Coolpix 3200 benötigt ca. 2 A und wird schön warm dabei. Die zum Glück auswechselbaren NiH (Nickelhydrd) Akkus haben eine Kapazität von 2000 mAh  und sind nach 45 Min Dauerbetrieb leer. Hier habe ich festgestllt, daß die Akkus nach einiger Zeit zwar noch Kapazität haben, aber nicht mehr geeignet sind, die Kammera zu betreiben. Sie schaltet sich ab.
Moderne Ladeelektroniken arbeiten oft mit gepulsten Lade- und Entladeströmen. Die Elektronik prüft die Akkuspannung bei einem Lade- oder Entladestromstoß und berechnet den Ladezustand. Verändert sich der Akku, glaubt die Elektronik, daß er voll geladen ist, da die Spannung aufgrund gestiegenem Innenwiderstand bei einem Ladestromstoß nach oben geht. Dies geschieht vor allem bei Schnellladung. Bedenken Sie, daß früher Akkus mit 1/10 des Stromes der Nennkapazität geladen wurden. Also 2000 mAh Akkus mit maximal 200 mA. Man benötigte also 10 Std. für eine Ladung. Moderne Akkus können mit einem Vielfachen geladen werden, benötigen aber eine Ladeelektronik, die nicht nur Spannung, sondern oft auch Temperatur überwacht. Dafür ist die Kamera nach ca. 30 min wieder einsatzbereit. 
Der Vorteil der modernen LiH Akkus liegt in ihrer hohen Belastbarkeit. Man nutzt das um Geräte klein und leicht zu konstruieren. Da wird manchmal übertrieben. Das kann der Grund sein, warum Ihre Kollegen bei älteren NiCd Akkus keinen Kapazitätsverlust bemerkt haben, denn meine Erfahrung zeigt, daß normalerweise dieser Akkutyp bei hoher Belastung ebenfalls schnell nachläßt. Es liegt also m.E. eher an der Geätekonstruktion.

Als Radiosammler steht man manchmal vor dem Problem alte Bleisammler oder alte NiCd Batterien in Kofferradios wieder zum Leben erwecken zu müssen. Das ist eine Wissenschaft für sich und führt leider nicht immer zum Erfolg. Bleiakkus dürfen nicht lange im entladenen Zustand verbleiben, NiCd Akkus dagegen schon. Grundsätzlich helfen lange Lade- und Entladezyklen mit geringen Strömen. Bleiakkus muß man eine weile gasen lassen , also überladen, damit sich das auf den Elektroden kristalisierte Bleisulfat wieder in Bleidioxid umwandelt.
Am besten ist es allerdings alte Glasakkus auszuleeren und zu spülen und als Schauobjekt zu benutzen. Alte Bleielektroden können nämlich "wachsen" und das Glasgehäuse sprengen. Verdünnte Schwefelsäure im Radiozimmer ist nicht angenehm.

Grüße
Rüdiger Walz

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Hallo Kollegen,
von Peter Steffen bekam ich ein mail, worin er schreibt, dass dieser Effekt auch bei den Laptopakkus auftritt. Ein Sammlerkollege hat mir berichtet, dass er entsorgte (unbrauchbar gewordene) Laptopakkus durch Ladung "per Hand", wieder auf volle Leistung gebracht hat. Nachfolgende Ladung mit dem original Ladegerät blieben jedoch wieder erfolglos.
Die Theorie von Herrn Walz mit erhöhtem Innenwiderstand kann ich am besten nachvollziehen. Vermutlich erkennt die Ladeelektronik die geänderten Akkuparameter und verhindert eine Vollladung. Noch etwas ist mir bei meiner Kamera aufgefallen: früher erwärmte sich der Akku bei der Ladung und auch bei der Entladung. Dies ist nun nicht mehr der Fall.
Ich habe mir schon überlegt, ein Ladegerät zu bauen, spannungsstabilisiert und strombegrenzt, um den Akku "handgeladen" weiter verwenden zu können. Diese Akkus sind nicht billig und es würde sich sicher rechnen.

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Hallo Herr Heigl,

ich bin ebenfalls Besitzer einer Sony Kamera, bei welcher der Akku zunehmend schwächer wurde bis er garnicht mehr funktionierte. Laut Ladegerät war der angeblich leere Akku aber bereits nach einer Minute voll geladen, in der Kamera reichte es dann aber gerade mal noch für eine Aufnahme, bis sie abschaltete. Allerdings ist es eine DSC-F505V.

Der Akkupack hat drei Anschlüsse und im Inneren finden sich neben einer kleinen Platine mit ein paar Chips zwei Li-Akkus. Diese beiden Akkus waren aber randvoll. Auch durch Entladen und Neuladen (sowohl mit Ladegerät als auch manuell) konnte das Akkupack nicht dazu gebracht werden, der Kamera den korrekten Ladestand der Akkus anzuzeigen. Hier ist eindeutig der Chip das Problem, der wohl aus Lade- und Entladeströmen den Zellenzustand errechnet und im Laufe der Zeit damit scheinbar durcheinander kommt. Zu den Chips habe ich leider keine Informationen finden können. Mich hätte einteressiert, ob man diese Mimik hätte reset-ten können. Jedenfalls stand ein teuerer Akkuneukauf an, mit der Gewissheit, dies demnächst wieder machen zu müssen.

Gruß, Paul Heußner

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Heute haben wir (mein Sohn und ich) ein umfangreiches Messprogramm am Li-Ionenakku und Kamera (Sony) durchgeführt. Mit Voltmeter, Amperemeter und Oszi wurde an die Sache herangegangen, das Ergebnis ist für mich deprimierend. Herr Heussner hat vollkommen recht, die Akkus sind voll oder fast voll! Die Überwachungs- oder Ladeelektronik in der Kamera setzt das Spannungspotential "Batterie leer" einfach höher. Dadurch ergeben sich nur ganz kurze Ladezeiten, weil der Akku sowieso nicht leer ist.
Ich muss einige Aussagen, die ich weiter oben gemacht habe, revidieren. Weil ich von falschen Voraussetzungen ausgegangen bin. Meine Meinung war, dass der Akku nicht voll geladen werden kann. Tatsache ist, er kann nicht ganz entleert werden.
Der Sonyakku hat 3 Anschlüsse, einer davon ist ein Sensorkontakt der mit der Elektronik in der Kamera kommuniziert und dies geschieht mit Signalpaketen, das sind sich stetig ändernde Rechteckimpulse, die man am Oszi sehen kann. Wird dieser Sensorkontakt unterbrochen, erscheint am Display der Kamera eine Fehlermeldung und sie schaltet ab.
Beweis für diese Theorie: Wenn der Akku bis auf seine erlaubte Entladeschlussspannung entladen wird (händisch mit Widerstand oder Lampe), ist auch mit dem Originalladegerät eine Vollladung möglich.
Das hinterhältige an dieser Überwachungsmethode ist, der Akku ist für den Kamerabetrieb unbrauchbar. Für andere Anwendungen ist er vermutlich noch sehr lange zu gebrauchen.
In der Anlage einige interessante Daten und Fakten über Li-Ionenakkus aus dem Internet. Anlagen:

• Lithium-Ionenakku (55 KB)

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Weil der Akku mit seiner geringen Entladungsspannung für den Kamerabetrieb uninteressant geworden ist, habe ich mich entschlossen den Akku zu zerlegen. Die Überraschung war gross, ein zwar kleiner aber mit SMD-Bauteilen vollbepackter Print kam zum Vorschein.




Dieser Print wurde von den Akkuzellen abgelötet und für einige Stunden zur Seite gelegt. Mein Hintergedanke war, einen eventuell vorhandenen Zähler durch die Spannungslosigkeit zurück zu setzen und damit die Entladungsbegrenzung aufzuheben. In der Zwischenzeit wurden die beiden Akkuzellen getestet, sie hatten noch jede Menge Ladung. Danach wurde der Print wieder eingelötet und das aufgeschnittene Batterieghäuse wieder verklebt. Der Akku mit dem Originalladegerät geladen und die Kamera wieder verwendet bis dieser Akku wieder als leer angezeigt wurde. Auch die nächste Ladung verlief normal wie in früheren Zeiten und zeigte volle Kapazität. Daher vermute ich, dass ein Zähler die Ladezyklen begrenzt.
Das Zerlegen und Auslöten des Prints ist natürlich nicht ideal. Man müsste versuchen den Akku mit einem geringen Strom komplett zu entladen um zum gleichen Ergebnis zu kommen. Vor Tiefentladung bei Li-Ionenakkus wird immer gewarnt, weil sie dann angeblich unbrauchbar werden. Der Akku ist aber auch so ziemlich unbrauchbar, also kann man dieses Experiment ruhig wagen. Vielleicht hat man Erfolg.

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Hallo Herr Heigl,

leider bin ich erst jetzt auf diesen Thread aufmerksam geworden, habe den ersten im September nicht mitbekommen.

Auch meine DSC-S70 zeigt dieselben Probleme! Ich habe aber mit Sicherheit keine 700 Ladezyklen erreicht. Nach drei Jahren hatte der Akku die gleichen Symptome, per Hand auf Ladeschlußspannung geladen, funktionierte der Akku einwandfrei außerhalb der Kamera. Nach Einbau dasselbe Spiel: Anzeige einer geringen Akkukapazität (in Minuten), anschließend Abschalten der Kamera.

Daraufhin habe ich die Kamera im März 2004 zur SONY-Werkvertretung nach Köln geschickt, Kostenvoranschlag 123.- Euro, bei Nichtreparatur 50.-Euro Pauschale. Zähneknirschend habe ich die Reparatur in Auftrag gegeben Austausch eines ICs), danach wurde der Akku im Laufe eines Jahres etwa 5x geladen, anschließend dasselbe Spiel.

Meine Vermutung ging dahin, daß eventuell der Fehler doch beim Akku liegt. Also Bestellung eines neuen (Original Sony, kein No-name-Produkt) für teures Geld. Im Laufe eines halben Jahres bis jetzt habe ich den neuen Akku 4x in der Kamera geladen, wieder zeigt sie nur wenige Minuten Restkapazität an und schaltet mit "Akku voll" den Ladevorgang ab.

Fazit: Offensichtlich liegt der Fehler bei der Kamera selbst, meine Erkenntnis ist, nie wieder SONY!

Benutze nun eine Nikon Coolpix 8700 und bin restlos begeistert.

Herzliche Grüße,
ein frustrierter Martin Steyer

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