Akkumulatoren (Akkus)

Akkumulatoren (kurz Akkus) sind Speicher für elektrische Energie, die mehrfach verwendet werden können. 1000 und mehr Lade-/Entladezyklen sind für manche Typen kein Problem und begegnen uns überall in unserm Alltag, der ohne akkubetriebene Geräte nicht mehr vorstellbar ist.

Der erste funktionsfähige Vorfahre unserer modernen Akkus, die sogenannte Ladungssäule, wurde bereits 1803 von Johann Willhelm Ritter gebaut.

Damals wie heute wird beim Ladevorgang elektrische Energie in chemische umgewandelt. Bei der Entladung wird dieser Vorgang wieder umgekehrt und die Ladung an einen Verbraucher abgegeben. Das kann heute von einer simplen Taschenlampe über Handys und Laptops, bis zum elektrisch angetriebenen Motorrad oder Auto alles sein.

Akkutypen

Die verschiedenen Akku-Typen unterscheiden sich in der chemischen Zusammensetzung ihres Elektrolyts, der Elektroden und ihrer Bauform. Ihr Einsatzbereich richtet sich nach ihrer jeweiligen Energiedichte, der Zellennennspannung, dem Temperaturverhalten und ihrer Lade- bzw. Entladecharakteristik.

Die folgenden Akkutypen zählen zu den Bekanntesten:

Bleiakku (kurz: Pb-Akku)
Nickel-Metallhydrid-Akku (kurz: NiMh)
Nickel-Cadmium-Akkumulator (kurz: NiCd)
Lithium-Ionen-Akku (kurz: LiIo)
Lithium-Polymer-Akku (kurz: LiPo)

Diese Typen gibt’s auch noch:

Lithium-Eisen-Phosphat-Akkus (kurz: LiFePo oder A123)
Lithium-Titanat-Akkus

Bleiakku

Die Akkus sind in Kraftfahrzeugen sehr weit als „Starterbatterie“ verbreitet, da sie billig im Aufbau und äußerst Wartungsarm sind. Allerdings ist ihr Wirkungsgrad mit ca. 60 – 70 % nicht gerade berauschend und ihre Energiedichte mit ca. 30 Wh/kg (Wattstunden pro kg Akku) fast lächerlich niedrig. [Weiterlesen…]

NiMh-Akkus

Nickel-Metallhydrid-Akku (kurz: NiMh)

Diese Akkus werden oft baugleich wie ganz handelsübliche Batterien hergestellt und angeboten. Also Sub C, AA, AAA, 9 Volt-Block usw. sind im Fachhandel erhältlich und sind so können damit sämtliche Kleinstgeräte und Spielzeuge betrieben werden. Mit einem Wirkungsgrad von ca. 70 % und einer Energiedichte von 70 – 110 Wh/kg (Wattstunden pro kg Akku) ist ihre Leistungsfähigkeit etwas besser als jene der vergleichbaren Nickel-Cadmium-Akkus (NiCd).

Aufbau

Aufgebaut ist die Zelle relativ einfach: Die negative Elektrode wird von einer Lochfolie gebildet, die als Träger für das Metallhydrid-Pulver dient. Als Elektrolyt dient eine 20% Kalilauge die als Separator den Kontakt zur Folie, welche die positive Elektrode (Blech aus Nickeloxidhydrat) bildet, verhindert.

Die Folien werden auf der aussenliegenden negativen Elektrode aufgewickelt und danach in einen Behälter aus leitenden Materialien verpackt.

Ihre Zellennennspannung liegt bei 1,2 Volt und so werden sie oft in Serie geschaltet und zu Akkupacks zusammen gelötet. Leider haben diese Akkumulatoren eine gewisse Selbstentladung und so müssen sie auch während der Lagerung regelmäßig geladen werden (1 mal im Monat).

NiCd-Akkus

Der Nickel-Cadmium-Akkumulator (kurz: NiCd) wurde bereits 1899 von dem Schweden Waldemar Jungner entwickelt. Sie bestehen aus einer Cadmium-Platte am positiven Pol und einer mit Nickeloxidhydroxid beladenen Platte am negativen Pol. Der Elektrolyt besteht aus einer 20 % Kaliumhydroxid-Lösung, um die Leitfähigkeit zu verbessern wurde oft Graphitpulver beigemischt. Ihre Energiedichte liegt bei 40 – 80 Wh/kg (Wattstunden pro kg Akku) und der Wirkungsgrad beträgt ca. 70 %. Die Zellenspannung liegt bei 1,2 Volt und so werden sie oft in Serie geschaltet oder zu Akkupacks verlötet.

Vorsicht ist beim Ladevorgang geboten: Bei einer Überladung können sie überhitzen und ausgasen, sie werden also zerstört.

Verbot im EU-Raum

Diese Akkumulatoren wurden 2004 von der EU verboten, sind aber vielfach noch in alten Geräten in Verwendung! Sie enthalten das giftige Schwermetall Cadmium und müssen bei speziellen Sammelstellen oder im Fachhandel zurückgegeben werden.

Infos gibt’s bei der Stiftung Gemeinsames Rücknahmesystem in Deutschland oder bei jedem Fachhändler und Hersteller.

Absaugung für alle Fälle

Kürzlich habe ich einige Teile mit meinem Delta-Schleifer bearbeitet. Da es sich dabei um GFK-Teile gehandelte, war die Staubentwicklung doch recht beachtlich. Das das nicht gesund sein kann war rasch klar und so habe ich eine einfache aber wirksame Absaugung entwickelt.

Verwendete Teile:

Die meisten der verwendeten Bauteile sollte man eigentlich zu Hause herum gammeln haben oder bekommt man sehr kostengünstig beim nächsten Floh- oder Baumark (leider ist das hin und wieder das Gleiche).

Staubsaugerschlauch (der lag schon einige Jahre am Dachboden)

Bastellupe ( für € 3.- aus dem Baumarkt)

2 Blechwinkel

2 M6 Schrauben mit möglichst flachen Kopf oder Senkkopf

einige Kabelbinder

Eigentlich sollte man alles zu Hause herum liegen haben!

Eigentlich sollte man alles zu Hause herum liegen haben!

Und natürlich eine gut gefüllte Werkzeugkiste (nicht am Foto)

Aufbau:

Als erstes habe ich die Bastellupe soweit zerlegt, dass nur noch der biegsame Hals übrig blieb. Befestigungsgewinde wurde gleich vermessen und die Mutter gleich sicher aufbewahrt. Das Gewinde das zur Befestigung der Lupe diente, soll auch den Blechwinkel halten auf dem später der Saugschlauch geschraubt wird. Es ist also genau Messen angesagt!

Nachdem auf einem der Winkel das Loch zur Befestigung angezeichnet waren, habe ich den Überstand mit der Flex abgeschnitten und die Ecken abgerundet. Der abgeflexte Teil war glücklicher weise so lang, dass ich ihn als Druckplatte weiterverwenden konnte.

Da ist halt gut wenn man vorher richtig gemessen und angezeichnet hat!

Da ist halt gut wenn man vorher richtig gemessen und angezeichnet hat!

Nun habe ich Druckplatte und Winkel übereinander im Schraubstock verspannt und die vorhandenen Löcher aufgebohrt (Durchmesser 7 mm). Am Winkel wurde auch das Loch das zur Befestigung dient angekörnt und in 2 Schritten gebohrt (erst 6 mm und dann auf 11 mm erweitert). Das die Teile dann noch anständig zu entgraten waren brauch hoffentlich nicht erwähnen!

Aufbohren der Löcher (ich weiß das Foto ist unscharf)

Aufbohren der Löcher (ich weiß das Foto ist unscharf)

Das Lochbild des Winkels habe ich auf den Staubsaugerschlauch übertragen und die Löcher gebohrt. Es wäre aber besser gewesen ich hätte mit einem alten Lötkolben die Löcher damit ein geschmolzen; der Schlauch würde dann nicht so leicht um die Löcher aufreissen.

Aber egal, es ist auch so gegangen.

Das Anschrauben des Winkels war dann eine knifflige Angelegenheit da ich irgendwie die Druckplatte, die Schraube und den Imbus-Schlüssel (Schlüssel für Schrauben mit Innensechskant) gemeinsam in den Schlauch bekommen musste!

wenn nötig kann man den Schlüssel vorher noch an einen starken Magneten halten.

wenn nötig kann man den Schlüssel vorher noch an einen starken Magneten halten.

Der Trick: Die Schraube auf den Schlüssel und die Druckplatte darüber; jetzt das Ganze in den Schlauch schieben und mit einer kleinen so lange herum drehen bis die Schraube ihr Loch findet… ist eine ziemliche Spielerei!

Dabei braucht's eine Menge Geduld

Dabei braucht's eine Menge Geduld

Aber es zahlt sich aus; sobald auch die zweite Schraube ihren Platz gefunden hat, wird der Blechwinkel angeschraubt. Wenn man jetzt in den Schlauch schaut, sieht man wie gut es ist wenn der Schraubenkopf möglichst flach (besser ganz versenkt) ist.

Da sollte nichts hängen bleiben.

Da sollte nichts hängen bleiben.

Jetzt ist die ganze Geschichte eigentlich nur noch auf den flexiblen Hals zu schrauben… die Mutter des Befestigungsgewindes ist hoffentlich noch da!

Ja ist sie; nachdem alles einmal probehalber zusammen gebaut wurde, hab ich den Staubsaugerschlauch einfach mit Kabelbindern am Hals befestigt.

Der Probeaufbau sieht nicht schlecht aus; der Staubsauger fehlt noch.

Der Probeaufbau sieht nicht schlecht aus; der Staubsauger fehlt noch.

Das war’s auch schon; nur noch das Rüsseltier (sprich Staubsauger) anstecken und los geht’s.

Die Stauberei hat ein Ende

David