Die Klassiker unter den Akkus gibt es in diversen Bauformen

Die Klassiker unter den Akkus gibt es in diversen Bauformen

Kaum vorstellbar, dass in der Anfangszeit Film- und Tonaufnahmen ohne jegliche Stromzufuhr möglich waren. Auch wenn die Elektrizität von Alessandro Volta bereits fast ein Jahrhundert vor der Erfindung des Films nutzbar gemacht wurde, waren die Kameras über viele Jahre hinweg rein mechanisch. Volta entwickelte sogar Vorläufer der heutigen Batterien. Bereits 1859 erfand der Franzose Gaston Planté den wiederaufladbaren Akkumulator, der wie die heutigen Autobatterien mit Blei-Säure arbeitete.

 

Blei-Gel

Die Spannung jeder Zelle beträgt in der Regel 2 Volt, in 6 Volt-Akkus sind also drei Zellen in Reihe geschaltet, eingebaut. Der Ladevorgang dauert meistens länger, Schnellladung ist nicht so einfach möglich. Vom Gewicht her sind sie nicht wirklich als Camcorder-Akkus geeignet. Sie waren aber für lange Zeit die Standardakkus für den Betrieb von Filmkameras. Da befanden sich die Akkus in einem eigenen Gehäuse (in Ledertasche o.ä.) und waren per Kabel mit der Kamera verbunden.

Längere Lagerung kann zum Austrocknen führen (kennt man von der Autobatterie), auch die Tiefentladung kann den Akku zerstören. Einziger Vorteil: Sie sind preiswert und die Ladegeräte unaufwändig.

 

Die heute gebräuchlichen Akku-Typen unterscheiden sich in der Zusammensetzung ihres Elektrolyts, der Elektroden und der Bauform. Der elektrochemische Vorgang des Ladens und Entladens ist bei allen im Prinzip derselbe.

 

Nickel-Kadmium

1947 wurden gekapselte Nickel-Kadmium Akkus entwickelt, die noch heute in vielfältigen Geräten ihren Dienst tun. Für Jahrzehnte waren es die einzigen Akkutypen, die für Film- und Videokameras mit vertretbarem Gewicht zur Verfügung standen. Allerdings ist die Energiedichte nicht sehr hoch, und sie bedürfen der regelmäßigen Wartung in Form von gezielter Entladung vor dem Wiederaufladen. Die Zellspannung beträgt 1,2 Volt, ein 6 Volt Akku besteht also aus 5 NC-Akkus. Sie sind leichter als Blei-Gel-Akkus und lassen sich auch schnell laden (Sinterelektrode).

Kapazitätsmessgerät

NiCa-Kapazitätsmessgerät verrät schnell, ob Zellen noch die volle Kapazität erreichen

Die meisten modernen NC Typen vertragen im Notfall auch die Tiefentladung, ohne zerstört zu werden, doch das Risiko bleibt hoch. Sie geben eine relativ konstante Spannung ab, bis zu einem Grenzwert von ca. 1 Volt pro Zelle (Entlade-Grenzspannung), danach sollten sie nicht weiter entladen werden, sonst könnten sie zerstört werden. Viele Geräte haben keine Kontrollautomatik für die Entladespannung. Besonders bei Akkuleuchten kann es rasch dazu kommen, dass die Akkus tiefentladen werden, danach geht nichts mehr.

 

Pro Monat verlieren Sie, wenn sie voll aufgeladen wurden, etwa 10-15 % der Ladung, man sollte sie also für die Einsatzbereitschaft regelmäßig Ent- und Beladen. Im Normalfall wird 14 Stunden mit 10% der Kapazität geladen. Ein Akku mit 4 Ah also mit 0,4 A. Etwas schneller arbeiten Ladegeräte mit bis zu vierfachem Ladestrom, und die Schnell-Ladung, die im Profi-Bereich üblich ist kann bis zum zwanzigfachen des normalen Ladestroms betragen. Diese High-Tech Ladegeräte haben oft sogar eine eigene Kühlung nötig. Auch wenn das keiner zugibt: Die Leistung der Akkus wird durch Schnellladung reduziert. Wenn ein Akku sich nach dem Laden warm anfühlt, ist er eigentlich schon über den optimalen Ladepunkt hinaus.

 

Die Hersteller weisen in der Regel in den Manuals darauf hin, dass die NC-Akkus stets entladen werden sollen (keine Tiefentladung!), bevor sie wieder aufzuladen sind. Sonst merkt sich der Akku nämlich die noch vorhandene Rest-Spannung und betrachtet die noch hinzuzuladende Spannung als künftige Kapazität. So reduziert sich nach und nach die Akkuleistung. Um den gefürchteten Memory-Effekt zu verhindern, nutzt man Akku-Analyser bzw. Entladegeräte, die helfen, den NC Akku definiert zu ent- und wieder zu beladen.

 

Reparatur

Wenn Akkuzellen undicht werden, oxidiert Säure an den Kontakten

Wenn Akkuzellen undicht werden, oxidiert Säure an den Kontakten

 

Bei den Klassikern unter den Akkus (Blei-Gel, NC, NMHD) ist es mit überschaubarem Aufwand meistens möglich, die Akkugehäuse mit neuen Zellen zu bestücken, wenn die alten nicht mehr die gewünschte Kapazität haben oder sogar durch Auslaufen oder Oxidation zerstört sind.

Einen solchen Akkupack muss man aber deshalb nicht wegwerfen, die Ersatzbeschaffung vom Originalhersteller ist häufig extrem teuer. Deshalb lohnt es sich, das Gehäuse des Akkupacks selbst zu öffnen und die Zellen selbst auszuwechseln.

Vorsicht: Nur Blei-Gel, NC oder NMHD Akkuspacks dürfen geöffnet werden- Niemals Lithium Ionen- Akkupacks öffnen, Verletzungsgefahr!

 

Oft sind die Gehäuse der Akkupacks nur verklebt, man kann die Abdeckung, die meist auch die Seite ist, wo die Kontakte nach außen geführt sind, vorsichtig mit einem Schraubenzieher abheben und öffnen. Wenn die Akkus eingegossen sind, ist es allerdings schwierig, an die einzelnen Zellen zu kommen.

 

Da die zugehörigen Ladegeräte auf den Akkutyp abgestimmt sind, sollte man darauf achten, die gleiche Art von Zellen zu verwenden, also NC-Zellen nur durch NC Zellen zu ersetzen. Dabei kann man durchaus Zellen mit einer höheren Kapazität wählen, das verlängert die Laufzeit des Gerätes.

Ein NC-Akku lässt sich problemlos erneuern. Hierzu müssen schlichtweg die einzelnen Zellen ausgetauscht werden

Ein NC-Akku lässt sich problemlos erneuern. Hierzu müssen<br /> schlichtweg die einzelnen Zellen ausgetauscht werden

 

Die Zellen gibt es im Elektonik-Bedarf, in den einschlägigen Geschäften, aber auch im Internet. Achten Sie auf die identische Baugröße der Zellen, meistens sind die Gehäuse der Akkupacks ziemlich präzise auf die benötigte Größe abgestimmt. Zellen gibt es mit und ohne Lötfahnen, mit Lötfahnen sind sie komfortabler miteinander zu verbinden. Wenn die Zellen keine Lötfahnen besitzen, muss man die Kontakte an den Zellen mit einer Feile etwas aufrauen, dann kann man dort isolierte Drähte anlöten um die Zellen miteinander zu verbinden.

 

Denn die Gesamtvoltzahl des Akkupacks wird durch Reihenschaltung der Zellen erzielt, das heißt es werden mehrere Zellen von jeweils 1,2 Volt so miteinander verbunden, dass jeweils der Minuspol der einen Zelle mit dem Pluspol der nächsten verbunden wird usw. Nur der Pluspol der ersten und der Minuspol der letzten Zelle werden dann über Kabel zu den Kontakten des Akkupacks geführt.

Darauf erklären sich auch die üblichen Voltzahlen- 4,8, 6, 7,2, 8,4 oder 9,6 Volt, es sind jeweils die Vielfachen von 1,2 Volt.

 

Nickel-Metall-Hydrid-Akkus

Sie stellen eine gewisse Weiterentwicklung der NC Akkus dar und haben höhere Energiedichte. Diese liegt um etwa 40% über der von NC-Akkus. Dafür sind sie anspruchsvoller was die Ladung angeht, die erforderlichen Ladegeräte sind deshalb aufwändiger. Zu unschönen Überraschungen kommt es, wenn man etwa alte Akkugehäuse, die mit NC-Akkus befüllt waren, mit NMH-Akkus neu bestückt. Schließlich klingt es verlockend, dort wo eine Mignon NC Zelle gerade mal 1000 mAH anbietet, liefert eine NMH Zelle locker 2200 mAH. Dieser Versuchung sollte man dennoch nicht erliegen!

 

Das zugehörige alte Ladegerät ist dafür in der Regel nicht geeignet und beendet den Ladevorgang zu früh, weil die Kriterien für eine vollständige Ladung bei NC andere sind. Das Ergebnis- die nagelneuen Akkus werden nur zu einem Teil ihrer Kapazität geladen und bringen weniger Leistung als benötigt. Nur wenn ein geeignetes Ladegerät zur Verfügung steht, kann man in den Genuss der höheren Kapazitäten kommen. Interessanterweise bieten einige wenige Hersteller diese Akkus auch mit speziellen Kontakten an, die eine besonders niedrige Selbstentladung haben. Solche Akkus kann man auch in geladenem Zustand in Batteriebauform im Laden kaufen und sofort einsetzen.

 

Lithium-Ionen-Stand der Technik

Verschiedene Bauformen von Lithium-Ionen Kameraakkus

Verschiedene Bauformen von Lithium-Ionen Kameraakkus

Ab den 90 er Jahren waren auch Li-Ion Akkus industriell verfügbar. Sie boten höhere Leistungen an als Nickel-Kadmium bei kleineren Bauformen. Im Wettstreit der Verfahren hat sich de Facto die Lithium-Ionen Variante durchgesetzt, die nur eine einfache Wartung benötigt, eine geringere Selbstentladung aufweist, als NC- (Nickel-Kadmium) Akkus und die kleinste Bauform hat.

 

Besonders erfreulich ist, dass sie in der Regel keinen Memory-Effekt aufweisen. Man kann sie also auch wenn sie nicht ganz entladen sind, wieder ans Ladegerät hängen. Ein Nachteil bei den Lithium-Ionen Akkus ist die Notwendigkeit, einen Schutzschaltkreis ins Gehäuse einzubauen, außerdem unterliegen sie der Alterung, auch wenn sie nicht verwendet werden. Die durchschnittliche Lebensdauer beträgt etwa 300-500 Entladezyklen oder ca. drei Jahren.

 

Bei den ersten industriell gefertigten Typen hat man festgestellt, dass Lithium Elektroden unter ungünstigen Bedingungen instabil werden können und sich unkontrolliert erhitzen. Erst die Einführung der Lithium-Ionen Akkus löste das Problem, diese gelten als sicherer, dennoch gibt es strenge Richtlinien der Fluggesellschaften hinsichtlich der Größe und des Transports von diesen Akkus.

 

Schutz

Lithium Ionen Akkus arbeiten im Gegensatz zu NC-Akkus (1,2 V) mit 3,6 bis 3,8 Volt. Geladen werden sie mit maximal 4,2 Volt Spannung. Die Schutzschaltung in den Lithium-Ionen Akkus sorgt dafür, dass beim Laden die Spannung unterbrochen wird, falls sie in einer Zelle über 4,3 Volt steigt. Auch bei Überhitzung oberhalb von 90 Grad oder dem Überschreiten eines definierten Zelldrucks werden die Leitungen unterbrochen.

 

Um falsche Ladungen zu verhindern werden Lithium Ionen Akkus meistens in speziellen Gehäusen gefertigt, die nur in den dazu gelieferten Ladegeräten aufgeladen werden können.

Während man NC oder NMHD Akkus als einzelne Zellen kaufen kann, werden Lithium-Ionen Akkus wegen der Sicherheitsproblematik meist nur als fertige Akkupacks mit integrierter Schutzelektronik vertrieben. Fehlt der Schutzkreis oder ist er defekt, so kann der Akku beim Laden mit einem ungeeigneten Ladegerät mit einer Stichflamme reagieren. Auch bei Kurzschluss der Kontakte (+-) kann es zu derartigen Reaktionen kommen.

 

Das das Problem nicht nur theoretisch ist, belegen diverse Rückrufaktionen der Elektronikbranche. Wenn Konzerne wie Dell oder Apple über 4 Millionen Notebook-Akkus von Sony wegen Überhitzungs- und Feuergefahr zurückrufen müssen, zeigt dies deutlich, dass die Problematik absolut konkret sein kann. Glücklicherweise sind diese Fälle die Ausnahme, genauere Richtlinien der Industrie für die Herstellung von Lithium Ionen Akkus sollen derartige Vorgänge in Zukunft verhindern.

 

Zimperlich

Lithium-Ionen Akkus mögen keine Kälte. Bereits unterhalb von 10 Grad nimmt die Kapazität spürbar ab, unter 0 Grad sind sie kaum mehr verwendbar. Deshalb ist die Jackentasche bei Winterdrehs der beste Aufbewahrungsort für die Akkus. Die Reparatur von Lithium-Ionen Akkus ist nicht möglich. Man muss aber keineswegs die Akkus des Originalherstellers verwenden. Oft bekommt man qualitativ hochwertige Akkus auch von Drittherstellern, dabei kann man viel Geld sparen. Im Internet finden Sie über die einschlägigen Suchmaschinen diverse Anbieter, wenn Sie den Akkutyp oder den Gerätenamen (Kameratyp) + Akku eingeben.

 

Bereitschaft

Sind sie aber entladen und werden nicht benutzt, so ist der Kühlschrank kein schlechter Aufbewahrungsort. Möchte man sie in ständiger Bereitschaft halten, dürfen sie dennoch keiner Dauerladung wie bei manchen NC- Ladern unterworfen werden. Um sie stets auf Höchstleistung zu halten, sollte eine Nachladung alle 20 Tage erfolgen.

 

Forschung

Lithium-Polymer Akkus sind nicht so leistungsstark wie die Lithium Ionen Akkus, dafür aber leichter und in dünnerer Bauform verfügbar. Vielleicht kann man irgendwann auf diese Weise das Gerätegehäuse als Akku nutzen.

 

Intensiv wird auch an der Brennstoffzelle (Fuel Cell) gearbeitet, bei der ebenfalls in einem elektrochemischen Vorgang Energie gewonnen wird. Die Energiedichte ist bis zu 5 mal größer als bei Lithium Ionen-Akkus. Moderne Varianten arbeiten statt mit Wasserstoff mit Phosphorsäure, Festoxyd oder Methanol. Größtes Problem für die Verwendung im Film & Videobereich ist im Moment noch die Notwendigkeit eines Lüfters um genügend Luft und Sauerstoff für den chemischen Prozess heranzuschaufeln.