Akku (Akkumulator)

accumulator

Die Bezeichnung Akkumulator kommt in der Speichertechnik vor und wird auch für wiederaufladbare Batterien, den Sekundärzellen, benutzt.

  1. Der Akku als Speicherregister.
    Der Akkumulator ist das Speicherregister des Rechenwerks, das über den Datenbus mit dem Arbeitspeicher verbunden ist. Da das Rechenwerk (ALU) für alle mathematischen Operationen zwei Operanden benötigt, wird ein Operand vom Arbeitsspeicher über den Datenbus in den Akkumulator geladen und dort für die Operation zwischengespeichert. Das Ergebnis der vom Rechenwerk durchgeführten Berechnung wird anschließend wieder im Akku gespeichert und über den Datenbus im Arbeitsspeicher abgelegt.
  2. Der Akku als wiederaufladbare Energiequelle.

    Ein Akku ist eine wiederaufladbare Gleichspannungs-Energiequelle, bei der die elektrische Energie aus einer elektrochemischen Reaktion gewonnen wird. Im Gegensatz zur Batterie, die als Primärzelle bezeichnet wird, ist ein Akku eine Sekundärzelle. Im Englischen wird der Akku als Rechargeable Battery, als wiederaufladbare Batterie, bezeichnet. Die Stromabgabe und die Stromaufnahme basieren auf elektrochemischen Reaktionen.

    Aufbau von Akkus.

    Geräte-Akkus: 
     Micro- und Baby-Zelle, Foto: Sanyo
    Geräte-Akkus: Micro- und Baby-Zelle, Foto: Sanyo lexikon, kompendium, computer, it, elektronik

    Ein Akku besteht aus zwei Elektroden, der Kathode und der Anode, die sich in einem Elektrolyt, einer Festsubstanz oder einer Flüssigkeit, befinden. Der Elektrolyt sorgt für den Transport der Ionen, die bei der chemischen Reaktion mit den Elektroden entstehen. Die chemische Reaktion und der damit einhergehende Ladungstransfer innerhalb des Akkus sind immer mit einem Stromfluss außerhalb des Akkus verbunden. Der Ladungsausgleich erfolgt dabei mittels Kationen und Anionen über den Elektrolyt. Die Anode wandelt die Anionen in Elektronen und leitet den Elektronenfluss durch zur elektronischen Schaltung.

    Kennwerte von Akkus.

    Leistungsparameter von Akkus sind die elektromotorische Kraft (EMK), die Nennkapazität in Amperestunden (Ah), die Energiedichte in Wattstunden pro Gewicht (Wh/kg), die Leistungsdichte in W/kg, der Innenwiderstand in Milli-Ohm, die Selbstentladung, der Entladestrom und der C-Koeffizient, die Anzahl der Ladezyklen und dem damit in Zusammenhang stehende Memory-Effekt, der Ladezustand, State of Charge (SoC), der Entladezustand, Depth of Discharge (DoD) und der Batteriezustand, State of Health (SoH). Es gibt auch intelligente Batterien, Smart Batteries, die den Zustand bestimmter Kennwerte anzeigen.

    Die Nennspannung von Akkuzellen ist abhängig von den verwendeten Materialien und damit von der elektrochemischen Spannungsreihe und kann zwischen +2,9 V und -3,0 V liegen. Bei marktgängigen Akkus beträgt die Quellenspannung für eine Batteriezelle 1,2 V, im Gegensatz zu Batterien, deren Nennspannung 1,5 V beträgt.

    Bezeichnungssysteme für Akkus.

    Die verschiedenen Bauform-Bezeichnungen für Geräte-Akkus
    Die verschiedenen Bauform-Bezeichnungen für Geräte-Akkus lexikon, kompendium, computer, it, elektronik

    Die Größe von Akkus ist von ANSI, der Internationalen elektrotechnischen Kommission (IEC) und DIN festgelegt. Neben diesen Bezeichnungen gibt es ein von japanischen Firmen eingeführtes Bezeichnungssystem für Rundzellen, das aus dem Durchmesser und der Größe gebildet wird. So gibt es beispielsweise die Baugröße 18650, die besagt, dass der Akku einen Durchmesser von 18 mm hat und eine Bauhöhe von 65 mm.

    Die bekanntesten in der Mobilkommunikation und in tragbaren Geräten eingesetzten Akkus sind der NiCd-Akku, NiMH-Akku und diverse Lithium-Akkus von denen der Lithium-Ionen-Akku und der Lithium-Polymer-Akku wegen seiner kompakten Bauweise die derzeit bekanntesten sind. Eine preiswertere Alternative zum LiIon-Akku ist der Natrium-Ionen-Akku und als leistungsstarker Ersatz mit einer extrem hohen Energiedichte befindet sich der Lithium-Schwefel-Akku in der Entwicklung. Aus der Automotive-Technik ist der klassische Bleiakku allgemein bekannt.

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