Akkus
Neben den bekannten Bleiakkus (Pb) und Nickel-Metallhydrid-Akkus (NiMH) setzen wir in der Funktechnik, z. B. beim Portabelbetrieb, zunehmend auf Lithium-Eisen-Phosphat-Akkus (LiFePO4). Schauen wir uns dazu zunächst einen Akku und seine Aufschriften in Abbildung EA-7.3.1 an.
Bei dem Beispiel-Akku sind $4200 mA\hour$ als Nennkapazität angegeben. Die Akku-Nennkapazität $Q$ wird auch als Ladung bezeichnet und in $A\hour$ oder $mA\hour$ angegeben.Für unseren Beispiel-Akku entspricht dies $4,2 A\hour$. Das würde theoretisch bedeuten, wir können unseren Akku $1 \hour$ lang mit $4,2 A$ oder $2 \hour$ lang mit $2,1 A$ usw. belasten.Beschrieben wird dies mit der Formel:
$t=\frac{Q}{I}$
$t=\frac{4,2 A\hour}{4,2 A} = 1 \hour$
Auf dem Akku-Pack eines Handfunksprechgerätes stehen folgende Angaben: 7,4 V - 2200 mAh - 16,28 Wh. Welcher Begriff ist für die Angabe 2200 mAh zutreffend.
Nun wollen wir aber auch wissen, wie viel elektrische Energie in dem Akku gespeichert ist. Energie ($W\hour$) ist die Ladung $Q$ ($A\hour$) des Akkus multipliziert mit der Gesamtspannung $U$ in Volt.
$1 W\hour = 1 A\hour \cdot 1 V$
Für unser Beispiel berechnen wir $4,2 A\hour \cdot 13,2 V = 55,44 W\hour$ als gespeicherte Energie.
Ein 12 V Akku hat eine Kapazität von 5 Ah. Welcher speicherbaren Energie entspricht das?
Bei Reihen- bzw. Serienschaltung von Akkus, wie in Abbildung EA-7.3.2 addieren sich die Spannungen und die Kapazität bleibt gleich. Bei der Parallelschaltung wie in Abbildung EA-7.3.3 bleibt die Spannung gleich und die Kapazitäten addieren sich.
---Um die folgende Frage zu lösen, muss man wissen, dass die Gesamtspannung der Summe der Zellenspannungen entspricht. Die Gesamtladung entspricht hingegen der Ladung einer Zelle.
Folgende Schaltung eines Akkus besteht aus Zellen von je 2 V. Jede Zelle kann 10 Ah Ladung liefern. Welche Daten hat der Akku?
Für die nächste Frage muss zuerst die entnehmbare Ladungsmenge von $90 %$ ermittelt werden. Die Entladezeit $t$ ergibt sich aus: $t=\frac{Q}{I}$