Akkumulạtor

Kurzform Akku, ein Gerät, das elektrische Energie (Gleichstrom) chemisch speichert. Der Bleiakkumulator enthält Elektroden aus Blei, die von verdünnter Schwefelsäure (Dichte im geladenen Zustand 1,20–1,28 kg/dm³) umgeben sind. Beim Laden wird die Oberfläche der positiven Platte (Anode) zu braunem Bleidioxid (PbO₂) oxidiert, die der negativen (Kathode) zu metallischem Blei reduziert. Beim Entladen gehen beide Elektroden in Bleisulfat (PbSO₄) über. Die Klemmenspannung einer Zelle beträgt rund 2 Volt. Das Speichervermögen, auch Ladekapazität genannt, wird in Amperestunden (Ah) gemessen. Es ist von der wirksamen Plattenoberfläche und von der Stromstärke bei der Entladung abhängig. Wirkungsgrad eines Bleiakkumulators, je nach Entladestrom, 75–90%. Die volumetrische Energiedichte von Bleiakkumulatoren beträgt ca. 70 Wh/l, die gravimetrische Energiedichte etwa 35 Wh/kg. Beim Nickel-Eisen-Akkumulator (Ni-Fe), auch Edison- oder Stahlakkumulator genannt, bestehen die Elektroden aus Stahlblech; die Anode ist vernickelt. Elektrolyt: verdünnte Kalilauge (21%). Ähnlich der Nickel-Cadmium-Akkumulator (Ni-Cd), bei dem die Kathode aus Nickeloxid besteht, die Anode aus Cadmium. Im Vergleich zu den Ni-Cd-Akkumulatoren (50 Wh/kg) weisen Nickel-Metallhydrid-Akkumulatoren (Ni-MH) eine deutlich höhere gravimetrische Energiedichte auf (70 Wh/kg) und sind umweltschonender, da cadmiumfrei. Die Cadmiumelektrode ist bei ihnen durch eine Metalllegierung ersetzt, die fähig ist, Wasserstoff zu speichern. Lithium-Ionen- (Li-Ion) und Lithium-Polymer-Akkumulatoren (LiPo) weisen eine Zellenspannung von etwa 3,6 Volt (LiCoO₂- oder LiMn₂O₄-Kathode, Graphit-Anode) auf, haben mit rund 140 Wh/kg eine noch höhere Energiedichte als das Ni-MH-System sowie eine sehr geringe Selbstentladung und zeigen keinen Memory-Effekt. Ni-Cd-, Ni-MH- (jeweils ca. 1,2 Volt Spannung je Zelle) und Li-Ion-Akkumulatoren sind besonders für tragbare Geräte wie z. B. Handys, Digitalkameras, Notebooks u. Camcorder geeignet. Gasdichte Ni-MH- und Li-Ion-Akkumulatoren (Knopfzellen), bei denen der Elektrolyt eingedickt ist, werden in Hörgeräten, Kopfhörern u. a. verwendet.