Was versteht man unter der Nennspannung eines Akkus?

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Unter der Nennspannung (auch Nominalspannung genannt) eines Akkus versteht man den durchschnittlichen Spannungswert während des Entladevorgangs unter normalen Betriebsbedingungen.

Es ist ein standardisierter Wert, der zur Kennzeichnung des Akkus und zur Angabe seiner elektrischen Eigenschaften dient. Man kann sie als eine Art „Zahlenwert zur Identifizierung“ verstehen.

Hier sind die wichtigsten Punkte, um die Nennspannung besser zu verstehen:

1. Die Nennspannung ist kein konstanter Wert

Ein Akku hat fast nie exakt die Nennspannung. Die tatsächliche Spannung (Klemmenspannung) schwankt je nach Ladezustand:

  • Ladeschlussspannung: Wenn der Akku ganz voll ist, liegt die Spannung deutlich über der Nennspannung.
  • Entladeschlussspannung: Wenn der Akku fast leer ist, liegt die Spannung deutlich unter der Nennspannung.

2. Abhängigkeit von der Chemie

Die Nennspannung wird primär durch die chemischen Materialien bestimmt, die im Inneren des Akkus verwendet werden (elektrochemische Spannungsreihe).

Typische Beispiele für Nennspannungen einzelner Zellen:

  • Lithium-Ionen (Li-Ion): 3,6 V oder 3,7 V (Voll ca. 4,2 V; Leer ca. 3,0 V)
  • Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4): 3,2 V
  • Nickel-Metallhydrid (NiMH): 1,2 V
  • Bleiakku: 2,0 V pro Zelle (daher haben Autobatterien mit 6 Zellen 12 V)

3. Warum ist die Nennspannung wichtig?

  • Kompatibilität: Geräte sind für bestimmte Spannungsbereiche ausgelegt. Ein Gerät, das 12 V benötigt, wird meist mit einem Akku betrieben, dessen Nennspannung 12 V beträgt.
  • Berechnung der Energie (Wh): Um die Energiekapazität eines Akkus zu berechnen, multipliziert man die Nennspannung mit der Kapazität (Ah).
    • Formel: $Wh = V \times Ah$
    • Beispiel: Ein E-Bike-Akku mit 36 V (Nennspannung) und 10 Ah hat 360 Wh Energieinhalt.

4. Reihenschaltung

Wenn mehrere Akkuzellen hintereinander (in Reihe) geschaltet werden, addieren sich die Nennspannungen.

  • Beispiel: Ein typischer Werkzeug-Akku ("18V-System") besteht meist aus 5 Lithium-Ionen-Zellen à 3,6 V in Reihe ($5 \times 3,6 V = 18 V$).

Zusammenfassung

Die Nennspannung ist ein Nennwert zur Orientierung. Sie gibt an, in welchem Spannungsbereich sich der Akku während des Großteils seiner Entladung bewegt, auch wenn der tatsächliche Wert je nach Füllstand variiert.

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