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7 Fakten über Akkus, die Sie noch nicht kannten

Akkus sind allgegenwärtig. Kennen Sie den kleinsten, größten, oder stärksten Akku?

Akkus aus dem Hexenkessel

Januar 2020  I  6 Minuten  I  Akkutechnik

 

Geräte, die mit Akku betrieben werden, begleiten uns den ganzen Tag. Das beginnt mit der Elektrozahnbürste am Morgen. Unsere Arbeit erledigen wir mit Laptops, Notebooks und Tablets, während wir den Tagesfortschritt mit einer Smart Watch im Auge behalten. Und dann ist da natürlich das Handy, mit dem wir den ganzen Tag telefonieren und E-Mails abrufen – und abends auf dem Sofa die Nachrichten lesen oder mit Freunden chatten.

Aber was wissen Sie wirklich über Akkus? Diese 7 Fakten über Akkus könnten Sie überraschen.

1. Akku vs Batterie

Ein Akku ist einfach nur eine Batterie, die man wieder aufladen kann? Falsch!

Die Unterschiede liegen im Aufbau, aber auch in der Verwendung: Sowohl Batterien als auch Akkus „verlieren“ über die sogenannte Selbstentladung Energie. Das passiert beim Akku sehr viel schneller als bei der Batterie. Für Geräte mit wenig Stromverbrauch, seltener Nutzung oder kurzer Stromentnahme, wie zum Beispiel einer Fernbedienung, lohnen sich Akkus also nicht – sie wären ständig leer. Akkus eignen sich aber hervorragend für alle Geräte mit hohem Stromverbrauch: Digitalkameras, Notebooks, Smartphones und natürlich Akku-Baugeräte.

Die Faustregel: Wenn man Batterien einmal im Monat oder öfter wechseln muss, dann sollte man Akkus verwenden.

2. Wer hat es erfunden?

Die Geschichte der Akkutechnologie geht weiter zurück, als Sie vielleicht annehmen.

Häufig wird die Bagdad-Batterie von 250 v. Chr. als die erste Batterie der Welt genannt. Das klingt natürlich spektakulär. Ob dieses Artefakt aber wirklich Strom erzeugen konnte oder sollte, ist fraglich.

Die Volta-Säule

Die erste Batterie, wie wir sie heute definieren, wurde 1800 von Allessandro Volta gebaut: die Volta-Säule. Sie erzeugte nach demselben Prinzip Strom, die auch in heutigen Batterien Anwendung findet: Gespeicherte chemische Energie wird durch eine elektrochemische Redoxreaktion in elektrische Energie umgewandelt. Volta geht damit als Erfinder der Batterie in die Geschichte ein und ist der Namensgeber für die Einheit zur Messung der elektrischen Spannung, dem Volt. Er legte damit den Grundstein, Elektrizität zu speichern und machte den Weg frei für die heutige Akkutechnologie.

Den Zusammenhang von Elektrizität und Magnetismus entdeckte André Marie Ampère im Jahre 1820. Sein Nachname wurde ebenfalls für eine Maßeinheit benutzt: Ampere steht für die der Stromstärke. Ihm verdanken Sie es unter anderem, dass die Leistung Ihrer Akkus in Volt und Ampere angegeben wird. Denn mit der gleichen Spannung (Volt), aber unterschiedlichen Stromstärken (Ampere), lassen sich unterschiedlich hohe Leistungen (Watt) erzielen.

Deshalb finden Sie auf unseren Akku-Plattformen auch immer unterschiedliche Ampere-Klassen – damit die Leistung für Ihre Anwendung stimmt.

 

3. Der kleinste Akku der Welt

Dünner als ein menschliches Haar

Für die Stromversorgung von Nanosensoren haben sich Forscher der Rice University in Houston, Texas etwas einfallen lassen müssen. Das Ergebnis: ein Lithium-Ionen-Akku, der mehrere tausend Mal dünner ist als ein menschliches Haar. In einem einzelnen Nano-Draht haben sie alles untergebracht, was ein Lithium-Akku braucht: Anode, Kathode und Trennschichten.

Richtig angeordnet und kombiniert mit Superkondensatoren können Nano-Akkus Großes leisten: Diese Hybridsysteme werden künftig Akkus betreiben, die sich minutenschnell aufladen lassen und eine höhere Ladekapazität als herkömmliche Akkus aufweisen. Auch wenn die Entwicklung noch optimiert werden muss: Stundenlange Ladezeiten könnten damit der Vergangenheit angehören.

 

Nicht Nano, aber handlich

4. Der grösste Akku der Welt

Größter Akku in Australien

Tesla hält den Rekord

Aber das Wettrennen um die Entwicklung des größten Akkus der Welt beginnt gerade erst.

Der größte existierende Akku – Stand 2019 – ist das Hornsdale Power Reserve in Australien, und wurde von Tesla entwickelt. 129 Megawattstunden Speicherkapazität stehen dort zur Verfügung. Aber die Konkurrenz schläft nicht – und grüne Technologien stehen besonders hoch im Kurs. Mit dabei ist unter anderem die Firma EWE Gasspeicher in Deutschland. Ihre Speicher sollen auf Lithium-Ionen-Technologie verzichten und stattdessen riesige Salzhöhlen von über 100.000 Kubikmeter Fassvermögen mit in Salzwasser gelösten, recycelbaren Polymeren füllen, um eine gigantische Redox-Flow-Batterie (auch Flüssigbatterie der Nasszelle genannt) zu schaffen. Hier sollen – frühestens ab 2023 – 700 Megawattstunden gespeichert werden können.

Ein weiterer, vielversprechender Ansatz für die größte Energiespeicheranlage der Welt kommt von Mitsubishi Hitachi Power Systems und Magnum Development: Sie wollen in Utah, USA, ein 100% „sauberes“ Speichersystem bauen, das auf erneuerbarem Wasserstoff, Druckluftenergiespeicherung, enormen Redox-Flow-Batterien und Festoxid-Brennstoffzellen basiert. Magnum besitzt fünf Salzkavernen, die bereits, ganz ähnlich wie im oben genannten EWE Projekt, für die Lagerung von Flüssigbrennstoffen eingesetzt werden.

Der Clou an diesem Konzept: Die Größe der Salzkavernen bedeutet, dass die Speichermenge praktisch unbegrenzt ist und letztlich nur durch die Marktnachfrage und die Technologien, die die Energie erzeugen, begrenzt wird Das bedeutet auch, dass grüne Energie, beispielsweise aus Sonnen- oder Windkraft, dann endlich gespeichert werden kann.

Unsere 36-Volt-Akkus sind nicht die Größten der Welt – aber sie bringen genau die richtige Leistung für Ihre schweren Bohr- und Meißel-Anwendungen.

 

 

5. Die stärksten Akkus der Welt

Lithium-Ionen-Akkus sind noch die stärksten Akkus auf dem Markt

Die leistungsfähigsten Akkus basieren dank stetiger Weiterentwicklung nach wie vor auf der Lithium-Ionen-Technologie: Sie weisen bei kleinster Bauweise die höchste Energiedichte auf. So hat sich die Kapazität der Lithium-Ionen-Batterie seit 1991 verdreifacht. Die Zahl der Ladezyklen ist von einigen Dutzend auf bis zu zehntausend gestiegen.

Und: Sie bleiben unter Berücksichtigung eines gewissen Kapazitätsverlusts etwa 5 Jahre funktionstüchtig.

 

Lernen Sie unsere Lithium-Ionen-Akkus kennen

 

 

6. Die Batterie der Zukunft

Das könnte bald kommen: Strom aus Spinnenblut, Bioabfällen und Luft

So stark Lithium-Ionen-Akkus auch sind: Ihr Optimierungspotenzial ist so gut wie ausgeschöpft. Doch der Bedarf an Zwischenspeichern für alternative Energien wächst. Auch sind Lithium-Ionen-Akkus umwelt- und sozialpolitisch nicht unproblematisch: Sie benötigen unter anderem sehr rares Kobalt, das unter sehr schwierigen Bedingungen gefördert wird. Auch das Recycling der Materialien stellt momentan noch ein Problem dar. Deshalb arbeitet die Forschung mit Hochdruck an ganz neuen Ansätzen:

 

Lithium-Schwefel statt Lithium-Ionen

Lithium-Schwefel bzw. Li-S-Batterien stellen schon seit Längerem einen der vielversprechendsten Ansätze dar, um Lithium-Ionen zu ersetzen.  Sie ermöglichen es theoretisch, mehr Energie in eine einzige Batterie zu packen – also eine höhere „Energiedichte“ zu erzielen. Diese verbesserte Kapazität, in der Größenordnung des 5- bis 10-fachen derer von Lithium-Ionen-Akkus, entspricht einer längeren Laufzeit der Akkus zwischen den Ladevorgängen. Die Herausforderung liegt hier noch in der Wiederaufladbarkeit des Akkus – daran arbeiten Forscher und Industrie derzeit mit Hochdruck.

 

Spinnenblut und Bioabfall – Stoffe für den Akku der Zukunft?

Eine effiziente Akku-Technologie könnte künftig auf weniger kritischen Elementen basieren wie etwa Natrium, Magnesium, Aluminium oder Kalzium. Dabei ist die Natrium-Ionen-Batterie (NIB) derzeit das vielversprechendste Modell. Besonders interessant: Um die Leistung dieser Akkus zu steigern, setzen Forscher des Helmholtz-Instituts in Ulm, Deutschland, auf Stoffe, die in Spinnenblut oder Bioabfällen wie Erdnussschalen zu finden sind. Diese versprechen gute Speicherdichten, eine einfache Verarbeitung, Nachhaltigkeit und geringe Kosten.

 

Gold macht Akkus unsterblich

An der University of California haben Forscher Nanodraht-Batterien entwickelt, die nahezu unendlich oft aufgeladen werden können: Dabei handelt es sich um die oben bereits erwähnten Nanodraht-Akkus. Diese sind im Ladeprozess bruchanfällig. Verwendet man bei der Herstellung aber Gold in einem Gelelektrolyten, können diese Akkus in drei Monaten ohne Leistungsverlust über 200.000 Mal aufgeladen werden.

Goldener Akku für Rohrpresse

 

Kalk als Speicher

Überschüssiger Strom lässt sich auch in Form von Wärme speichern. Doch wer schon einmal seinen Kaffeebecher über die Arbeit vergessen hat, weiß: Ohne geeignete Isolierung verflüchtigt sich die Wärme schnell. Forscher des Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrums haben jetzt eine Möglichkeit entdeckt, Wärme auf unbegrenzte Zeit und beinahe verlustfrei zu speichern: Sie nutzen das chemische Verhalten von Löschkalk (Kalziumhydroxid). Erhitzt man ihn auf Temperaturen um 500 Grad Celsius, trennt sich das darin gebundene Wasser ab. Es entsteht Branntkalk (Kalziumoxid) – ein idealer Wärmespeicher: fügt man ihm wieder Wasser hinzu, wird aus dem Branntkalk dank chemischer Reaktionen wieder Löschkalk. Und der setzt die gespeicherte Energie in Form großer Hitze wieder frei.

Der riesige Vorteil dieser Technologie: Wasser und Löschkalk sind sehr günstig, leicht zu transportieren und der Baubranche seit Jahrtausenden vertraut. Noch arbeiten die DLR-Wissenschaftler daran, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem möglichst wenig Wärme verschwendet wird. Aber die bisherigen Ergebnisse sind vielversprechend.

 

1.700 km mit einer Ladung Metall und Luft

Ein Auto hat es geschafft, 1.700 km mit einer einzigen Batterieladung zu fahren. Möglich wurde das dank eines Metall-Luft-Akkus, der Sauerstoff aus der Luft zum Füllen ihrer Kathode verwendet. Dadurch ist es wesentlich leichter als flüssig gefüllte Lithium-Ionen-Batterien, und das wiederum verleiht dem Auto eine wesentlich größere Reichweite. Wenn die relativ kurze Lebensdauer ausgeglichen werden kann, könnte diese Art Akku gerade im Automobilbereich eine beliebte Alternative werden.

Bis es endlich soweit ist, nutzen Sie für Ihre Baugeräte für maximale Freiheit und Sicherheit unsere starken Akkupakete in verschiedenen Volt-Klassen.

 

 

 

7. Zum Schluss ganz einfach erklärt

Was ist eigentlich der Zusammenhang zwischen Spannung, Amperestunden und Leistung?

Der Markt bietet eine breite Palette an Akku-Geräten für Ihre Anwendungsgebiete: Bohrschrauber, Sägen, Schleifmaschinen, Bohr- und Meißelhämmer, Staubsauger und vieles mehr. Um den unterschiedlichen Anforderungen der verschiedenen Geräte und Anwendungen gerecht zu werden, laufen ihre Akkus auf unterschiedlichen Volt-Plattformen. Diese sind durch die Spannung, zum Beispiel 12 V, 22 V oder 36 V, und die Kapazität der Amperestunde (Ah) definiert, zum Beispiel 2.6 Ah, 5.2 Ah oder 8.0 Ah.

Aber was bedeuten all diese Zahlen und wie kann man erkennen, was die Leistungsfähigkeit einer Batterie eigentlich ist?

Wie viel Energie in der Batterie gespeichert wird, ist ein Maß für den Arbeitsaufwand, der mit einer Batterieladung geleistet werden kann. Dieser Energiegehalt wird in Wattstunden (Wh) angegeben. Eine Wattstunde ist die Spannung (V), die die Batterie liefert, multipliziert mit der Ladungsmenge (Ah), die die Batterie aufnehmen kann. Und diese Wattstunden-Angabe zeigt Ihnen, wie leistungsstark ein Gerät ist, also wie viele Löcher sie zum Beispiel in einer Stunde bohren können:

 

Berechnungen Wattstunden

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