Alkalibatterie Regenerierung

Einleitung

Kinderspielzeug verschlingt heutzutage Unmengen an Batterieleistung. Das geht schnell einmal an den Geldbeutel - besonders bei Alkalibatterien. Diese halten zwar wesentlich länger als die herkömmlichen Zinkkohlebatterien, sie haben aber auch ihren Preis.

Akkus vs Batterien

Als Alternative werden wiederaufladbare Akkus auf dem Markt angeboten. Sie sollen aufgrund der angegebenen Anzahl Ladezyklen - gem. Hersteller bis zu 500 mal und mehr - eine viel preiswertere und ergonomischere Lösung zur herkömmlichen Batterie darstellen. Heute sind vor allem Nickel-Cadmium (NiCd) und Nickel-Matallhybrid (NiMH) Akku Rundzellen verbreitet, da diese sich leicht anstelle von Batterien einsetzen lassen. Doch Akkus sind um Faktoren teurer als Alkalibatterien und durchleben oft nur einen Bruchteil der angegebenen Lebenszeit (Aufladezyklen), da sie nicht mit der entsprechenden Sorgfalt behandelt werden (Memory-Effekt). Doch dies ist ein anderes Thema, auf das hier nicht näher eingegangen wird. Wer mehr dazu wissen will, findet am Schluss einige weiterführende Links.

Ein anderes Problem kann die Akkuspannung darstellen. Diese liegt nominal bei 1.2V gegenüber der Batterie mit 1.5V. Einige Geräte und auch Spielzeug funktionieren deshalb nicht oder nur auf kurze Dauer beim Versuch, die Batterien durch Akkus zu ersetzen.

Aber das eigentliche Problem ist doch, dass genau in dem Moment, wo das Gerät oder Spielzeug dringend benötigt würde, dieses aufgrund entladener Akkus nicht einsatzfähig ist. Bei mir ist dies immer mit der Digital-Camera der Fall. Diese verwendet zwar Lithium-Ionen Akkus (Li-Ion). Aber sowohl Li-Ion als auch Ni-Cd und Ni-MH Akkus zeigen diesen Effekt; sie alle entladen sich von selbst - auch wenn sie nicht gebraucht werden. Diese sog. Selbstentladung tritt bei Batterien nicht auf, oder in sehr geringem Masse. Daher können Batterien lange gelagert werden, ohne wesentlich an Ladung zu verlieren.

Der hohe Preis und die oben erwähnten Nachteile von Akkus bewegen viele wieder, auf die Batterien zurückzugreifen, da sie halt doch praktischer, preiswerter und einfacher zu handhaben sind.

Wiederverwenden statt wegwerfen

Viele Batterien landen allzufrüh in der Mülltonne, weil sie besonders in komplexeren Elektronikgeräten wie z.B. Digital-Camera, CD-Player, Walkman, Gameboy, Ghettoblaster, Walky-Talky, etc. bereits nach kurzer Einsatzdauer den Geist aufgeben oder nicht mehr voll funktionstüchtig sind. Das muss nicht sein, denn die Batterien wären durchaus noch über eine längere Zeit in anderen Geräten weiter einsetzbar. So z.B. in Taschenradios, Taschenlampen, TV/Video-Fernbedienungen, Digital-Wecker/Uhren, mechanischem Spielzeug (Autos, Lokomotiven, Puppen), etc. Diese Geräte funktionieren teilweise auch mit Batteriespannungen von weniger als 1V noch einwandfrei. Besonders sog. Küchenuhren, welche mit einer AA oder AAA Rundzelle betrieben werden, funktionieren aufgrund ihres sehr geringen Leistungsbedarfs noch über Monate ja sogar Jahre hinweg! Aber auch für die leistungshungrigen Batterieverbraucher gäbe es eine Alternative; die Alkalibatterie Regenerierung. Mehr dazu im nächsten Abschnitt.

Ist die Batterie endgültig nicht mehr zu gebrauchen, dann bitte sachgerecht entsorgen.

Gemäss der heutigen Gesetzgebung müssen Batterien der Verkaufsstelle
oder einer anderen Sammelstelle zurückgebracht werden.

 

Was uns die Industrie verschweigt!

Der Konsument wird von den Batterieherstellern aufgrund von Aussagen und Aufschriften, z.B. auf Alkalibatterien mit dem Vermerk

ACHTUNG: Nicht wiederaufladbar!

oder noch besser mit dem Zusatz

Explosionsgefahr!

wohl absichtlich hinter's Licht geführt, denn sie sind schlicht falsch!

Richtig ist:

Eine wissenschaftliche Abhandlung von Dr Rolf Zinniker (ETH Zürich) findet der interessierte Leser unter Zinnikers Batterie und Akku Seiten

 

Regenerierung von Alkalibatterien

! ACHTUNG !

Die hier beschriebene Anleitung gilt ausdrücklich nur für Alkalibatterien.
Versuchen Sie damit nicht andere Batterien z.B. Zinkkohlebatterien
oder Akkus (NiCd oder NiMH) und besonders nicht Li-Ion Akkus zu laden.
Bei letzteren besteht tatsächlich eine Explosionsgefahr!

Verwenden Sie hier nur Batterien mit der Aufschrift Alkaline

Voraussetzungen

Um Alkalibatterien erfolgreich zu regenerieren, ist folgendes zu beachten:

Bestimmung des Innenwiderstands

Gemäss obigem Ersatzschaltbild kann der Innenwiderstand der Alkalibatterie wie folgt bestimmt werden:

  1. Mit einem Digital-Voltmeter oder -Batterietester die Leerlaufspannung (ohne Lastwiderstand RL) der Alkalibatterie möglichst genau messen (Beispiel: Uo = 1.34V)
  2. Lastwiderstand an Plus(+) und Minus(-) Pole der Alkalibatterie anschliessen (Beipsiel: RL = 47 Ohm)
  3. Mit angeschlossenem Lastwiderstand (RL) erneut die Alkalibatteriespannung messen (Beispiel: UL = 1.25V)
  4. Innenwiderstand gem. obiger Formel berechnen (Beispiel: Ri = 47 Ohm * (1.34V - 1.25V) / 1.25V) -> Ri = 3.384 Ohm)

Merkmale brandneuer Alkalibatterien

Typ:Uo:RiLadung (mAh)in Whin J (Joules)
AAA, LR03, AM41.6 - 1.65V< 0.5 Ohm11501.415071
AA, LR06, AM31.6 - 1.65V< 0.25 Ohm21222.69360
C, LR14, AM21.6 - 1.65V< 0.15 Ohm78009.5634398
D, LR20, AM11.6 - 1.65V< 0.07 Ohm1700020.8374970

 

Ladegerät für Alkalibatterie Regenerierung

Bei der Ladung/Regenerierung von Alkalibatterien sind folgende Punkte zu beachten: Also, zur Ladung/Regenerierung von Alkalibatterien ist ein dafür speziell geeignetes Ladegerät erforderlich. Leider gibt es auf dem Markt nur ganz wenige Ladegeräte zur Regenerierung von Alkalibatterien und von diesen wenigen Modellen sind gem. Testberichten nur ein oder zwei Typen wirklich brauchbar. Zudem sind diese wesentlich teurer als die bekannten NiCd oder NiMH Akku Ladegeräte.

Eigentlich sollte es aber nicht allzu schwer sein, ein Ladegerät zu entwerfen, welches nicht gerade das Haushaltbudget einer Schweizer Kleinfamilie und/oder die Alkaliebatterie sprengt.

 

Prototyp und Schema zum Nachbau

Die Anforderungen für den Prototyp waren:

Gedacht getan. Nach ein paar Versuchen und Tests war der Prototyp bereits an einem Abend entwickelt:

Funktionsweise

Die Elektroniker unter uns erkennen sofort das Funktionsprinzip dieser simplen Schaltung. Es handelt sich um den klassischen "astabilen bzw. bistabilen Multivibrator". T1 und T2 schalten dabei abwechslungsweise hin und her. Immer wenn T1 leitet, leuchtet (blinkt) die D1 (rote LED) und wenn T2 leitet, fliesst kurzfristig der Ladestrom in die Alkalibatterie. In der zyklischen Phase in der T1 leitet und T2 sperrt, wird die Leerlaufspannung Uo der Alkalibatterie mit T3 gemessen. Sobald diese den Wert von 1.65 - 1.7V erreicht (einstellbar mit Potentiometer P1), beginnt T3 zu leiten und verhindert das Kippen auf T2. Damit bleibt T1 leitend und durch T2 fliesst kein Ladestrom mehr. Die Schaltung beendet also das Laden automatisch, sobald die Leerlaufspannung der Alkalibatterie die Endladespannung erreicht hat.

Einstellung

Die Trimmung (Einstellung der optimalen Endladespannung) ist sehr einfach:
  1. Eine gute neue Alkalibatterie einsetzten. Diese sollte eine Leerlaufspannung von min 1.6 - 1.65V aufweisen.
  2. Das Potentiometer P1 zuerst gegen Null drehen. Die rote LED sollte nun blinken. Dann das Potentiometer P1 langsam gegendrehen bis das Blinken der LED gerade aufhört.
  3. Fertig ist die Trimmung.

Betrieb

Zum Betrieb der Alkalibatterie Lade- bzw. Regenerierungs-Schaltung:
  1. Eine Spannungsquelle mit ca. 3V/100mA (z.B. Netzadapter von einem Walkman o.ä. oder ein Solar-Panel mit z.B. 8 x 0.4V/100mA Sonnenzellen) an den Eingang der Schaltung anschliessen.
  2. Die rote LED leuchtet konstant, wenn noch keine Alkalibatterie eingelegt ist.
  3. Zu ladende Alkalibatterie einlegen bzw. am Ausgang der Schaltung anschliessen. Die rote LED blinkt (umso rascher je tiefer die Alkalibatterie entladen war) und singalisiert damit den gepulsten Ladevorgang.
  4. Sobald die Alkalibatterie ihre Endladespannung erreicht, blinkt die LED immer langsamer bis sie schliesslich dauernd leuchtet. Der Ladevorgang ist abgeschlossen.
  5. Alkalibatterie herausnehmen und Netzadapter bzw. Solar-Panel abkoppeln.

Hinweise

Hier noch einige Tips aus Erfahrung:

Erfahrungen und Fazit

Die Schaltung ist nun schon seit geraumer Zeit regelmässig im Einsatz und hat sich bestens bewährt. Durch den schonenden Ladevorgang (gepulster und moderater Ladestrom) kommt es kaum zum Lauslaufen der Alkalibatterien (obwohl dies hi und da schon mal geschehen kann). Es hat sich gezeigt, dass einige Marken besser regeneriert werden können und andere eher mal zum Auslaufen neigen (interessanterweise eher die angeblichen Top-Shots auf dem Markt). Allzuviel darf jedoch von dieser Regeneration nicht erwartet werden. Bei jedem Aufladezyklus verliert die Alkalibatterie unweigerlich an chemischer Substanz und damit an Ladekapazität. Dennoch kann das Leben einer Alkalibatterie so wesentlich verlängert werden. Die Umwelt dankt ;-)

Links zu weiteren Informationen

 


zurück zur Bastelecke