Käufer gehen natürlich davon aus, dass eine 1,5-Volt-Einweg-Alkalibatterie eine wiederaufladbare 1,2-Volt-Nickel-Metallhydrid-Zelle übertreffen muss. Bei Geräten mit hohem Stromverbrauch, die die meisten Haushaltsbatterien verbrauchen – Digitalkameras, Blitzgeräte, motorisiertes Spielzeug, Controller und Motoren für Körperpflegeprodukte – ist routinemäßig das Gegenteil der Fall. In diesem Artikel wird erläutert, warum der Vergleich der Nennspannung irreführend ist, wie der Innenwiderstand und die Form der Entladekurve über die tatsächliche Laufzeit entscheiden und warum eine NiMH-Zelle mehr nützliche Energieminuten an eine schwere Last abgeben kann, obwohl die auf dem Typenschild angegebene Spannung niedriger ist. Dies zu verstehen ist die Grundlage für die Abstimmung der Chemie auf das Gerät im gesamten Verbraucherbereich.
Eine alkalische Zelle startet im Leerlauf bei etwa 1,5–1,6 V, aber ihre Spannung sinkt unter Last kontinuierlich ab, wie bei einer Skipiste, von der ersten Minute bis zur Abschaltung des Geräts bei etwa 0,9–1,0 V. Eine NiMH-Zelle befindet sich für den größten Teil ihrer Kapazität auf einem flachen Plateau nahe 1,2 V und fällt erst am Ende stark ab. Unabhängige Entladungsvergleiche bei einigen Hundert Milliampere zeigen, dass sich die Kurven kreuzen: Nach den ersten Minuten ist die Klemmenspannung des NiMH-Akkus tatsächlich höher als die des Alkali-Akkus, da der Alkali-Akku abgesunken ist, während der NiMH-Akku sein Plateau beibehält. Bei einem Gerät, das eine stabile Versorgung benötigt, ist die Fläche unter der Kurve über seiner Abschaltspannung – nicht die Startspannung im Leerlauf – die Energie, die es tatsächlich verbrauchen kann.
Die alkalische Steigung wird mit zunehmendem Strom dramatisch steiler, da ihr Innenwiderstand vergleichsweise hoch ist und mit der Entladung der Zelle ansteigt; Bei einem starken Impuls entspricht die Klemmenspannung der Leerlaufspannung abzüglich des Spannungsabfalls an diesem Widerstand. Daher scheint eine hochohmige Zelle in dem Moment zu „sterben“, in dem ein Motor oder ein Blitz Strom zieht, und erholt sich teilweise, wenn die Last stoppt. NiMH hat einen viel geringeren Innenwiderstand und kann einen hohen Strom bei geringem Spannungsabfall aushalten. Aus diesem Grund fotografiert eine Kamera, die nach einigen Blitzaufnahmen „Batterie schwach“ mit Alkalibatterien meldet, weiterhin mit NiMH: Der NiMH-Akku bleibt durch den Impuls über der Abschaltgrenze der Kamera, sodass die Alkalibatterie nicht überleben kann.
Die auf Alkalizellen aufgedruckten großen mAh-Werte werden bei sehr niedrigem Strom gemessen und nehmen mit steigendem Entladestrom stark ab; Eine Zelle, die in einer Fernbedienung geräumig aussieht, kann in einer Kamera nur einen Bruchteil dieser Energie liefern. Die NiMH-Kapazität ist weitaus weniger stromempfindlich, daher vergrößert sich ihr Vorteil mit der Entladung. Die animierte Kurve unten überlagert die beiden Chemikalien bei hoher Impulslast und markiert eine typische Gerätegrenzlinie, wodurch der nutzbare Energiebereich sichtbar wird, den jede Chemie oberhalb dieser Linie einnimmt. Die Lehre für die Beschaffung besteht darin, die Chemie anhand des tatsächlichen Impulses und der durchschnittlichen Ströme des Geräts zu vergleichen, niemals anhand des sanftesten Tests im Datenblatt.
Ob 1,2 V „ausreichend“ sind, wird durch die Unterspannungsabschaltung des Geräts bestimmt, die vom Entwickler für die ursprünglich vorgesehene Chemie ausgewählt wurde. Eine ausgereifte High-Drain-Elektronik legt die Abschaltgrenze so niedrig fest – etwa 0,9–1,0 V pro Zelle –, dass ein NiMH-Plateau vollständig genutzt werden kann. Einige wenige Geräte, die auf einer steilen Alkalikurve basieren, schneiden höher ab und verschwenden einen Teil der NiMH-Kapazität. Hierbei handelt es sich um einen Konstruktions- und Spezifikationspunkt, nicht um eine grundlegende NiMH-Schwäche, und deshalb kann ein Hersteller, der einen OEM berät, einen Grenzwert empfehlen, der das volle Plateau freigibt. Bei den meisten Kameras, Spielzeugen und Motoren begünstigt der bestehende Grenzwert bereits stark NiMH.
Motoren und Xenon- oder LED-Blitze stellen die beiden härtesten Haushaltslasten dar: Ein Motor zieht beim Anlauf einen hohen Einschaltstrom und dann einen Dauerstrom, während ein Blitz einen Kondensator in wiederholten Hochstromimpulsen auflädt. Beide bestrafen den inneren Widerstand – die Alkalibatterie sackt bei jedem Impuls ab und erholt sich dazwischen, was zu einem schwachen Motordrehmoment und langen Blitzwiederholungszeiten führt, während NiMH den Impuls mit geringem Durchhang für ein starkes Drehmoment und eine schnelle Wiederaufladung liefert. Der qualitative Vergleich in der zweiten Animation bewertet die Chemie nach Einschaltstrombehandlung, Dauerstrom, Spannungsstabilität und abgegebener Energie für ein motorisiertes Gerät und zeigt, wo NiMH dominiert und wo primäres Lithium eine Nische darstellt.
Die kommerzielle Stärke dieser Analyse besteht darin, dass sie einen wahrgenommenen Nachteil – eine niedrigere Nennspannung – in eine nachweisbare Überlegenheit bei den Geräten umwandelt, bei denen der Batterieverbrauch am höchsten ist. Ein glaubwürdiger Verbraucherartikel oder ein Verkaufsblatt verbindet die Erklärung der Kurve mit einem einfachen Test zu Hause, den der Käufer wiederholen kann: Betreiben Sie dieselbe Kamera oder dasselbe Spielzeug mit Alkalibatterien und mit LSD NiMH und vergleichen Sie Aufnahmen oder Laufzeit. Aufsatz B ordnet bestimmte Gerätekategorien der richtigen Zelle zu und Aufsatz C zeigt, wie man die Leistung bei hohem Stromverbrauch gründlich testet, damit der Marketinganspruch auf gemessenem Pulsverhalten und nicht auf Behauptungen beruht.
Weijiang Machtliefert LSD-NiMH-AA-Zellen mit niedrigem Innenwiderstand, die für Kameras, Blitzgeräte, motorisierte Spielzeuge und Körperpflegegeräte mit hohem Stromverbrauch entwickelt wurden, mit Flat-Plateau-Entladungsdaten bei echten Impulsströmen. Senden Sie das Stromprofil und die Abschaltspannung Ihres Geräts und wir spezifizieren eine Zelle, die die nutzbare Laufzeit oberhalb der Abschaltspannung maximiert.
