Wie ist ein Lithium-Ionen Akku aufgebaut und wie ergeben sich 12V, 18V und 36V?

Welche Lithium-Ionen Zellen gibt es und wie ergeben sich die unterschiedlichen Voltklassen?

Der Aufbau der Akkus ist bei fast allen Herstellern gleich. Die Lithium-Ionen (Li-Ion) Akkus sind bei allen Herstellern durch ein Kunststoff Hardcase von Außeneinwirkungen geschützt, da die Akkus sehr empfindlich sind. Des Weiteren gibt es bei fast allen Akkus auch eine LED Ladestandsanzeige, um den aktuellen Ladestand des Akkus abzulesen. Im Inneren des Hardcase befinden sich je nach Akku-Kapazität (Ah) 4-12 einzelne Akkuzellen. Diese Zellen liegen in 1-3 Reihen in diesem Hardcase. Je nach Qualität des Akkus können unterschiedliche Zellen im Inneren verbaut sein. Der Standard sind 18650er Zellen, d.h. Zellen die einen Durchmesser von 18 mm haben, eine Länge von 65 mm haben und rund sind (0). In den qualitativ (und natürlich auch preislich) höherwertigen Akkus befinden sich 21700er Zellen (Durchmesser von 21mm und eine Länge von 700mm). Durch die größere Größe der 21700er Zelle haben diese auch eine höhere Kapazität. Die Kapazität (Ah) hängt aber nicht ausschließlich von der Größe der Zelle ab, sondern von der Qualität der Zelle an sich. Jede Li-Ionen Zelle hat eine Nenn-/Normalspannung von 3,6V. Bei den 18V Akkupacks sind immer mind. 5 Zellen verbaut. Durch die Anzahl der verbauten Zellen ergibt sich somit die Voltklasse:

3,6V x 3 Zellen = 10,8V (12V)                     3,6V x 5 Zellen =18V                      3,6 x 10 Zellen = 36V

Somit ist also geklärt, wie es zu den 12V, 18V und 36V kommt. Wie schon erwähnt hat jede Zelle auch eine Kapazität (Ah). Hat eine Zelle beispielsweise eine Kapazität von 3Ah und es ist eine Reihe an Zellen verbaut, sprich 5 Zellen, hat der Akkupack eine Kapazität von 3Ah und eine Spannung von 18V. Werden in demselben Akkupack 2 Reihen an Zellen verbaut und parallel geschalten, hat der Akkupack eine Kapazität von 6Ah und eine Spannung von 18V. D.h. wenn die Zellen in Reihe geschaltet sind addiert sich nur die Spannung (V) und nicht die Kapazität (Ah). Werden die Zellen parallel geschalten addiert sich die Kapazität (Ah) und nicht die Spannung (V). Theoretisch kann man so extrem große und ausdauernde Akkupacks gestaltet. Der Nachteil dabei ist nur, dass die Akkupacks irgendwann extrem schwer, teuer und ungeeignet für die meisten Anwendungen sind. Zusätzlich ist in den Akkus noch eine Platine verbaut, sozusagen das Gehirn des Akkus. Diese Platine dient zum einen der Überwachung der Zellen, d.h. Ladestand, Temperatur, Balancing und zum anderen dient die Platine zur Kommunikation mit dem Elektrowerkzeug an sich.

Warum bieten manche Hersteller 20V anstelle von 18V an?

Noch ein Wort zu 12V oder auch zu 20V. Anbieter wie Parkside, Worx… werben oft mit Akkus und Maschinen mit 20V. Auf den ersten Blick sieht das natürlich besser und leistungsfähiger aus als die 18V Akkus und Maschinen von anderen Anbietern. Die Voltanzahl kann als Eselsbrücke mit der PS-Zahl bei Autos verglichen werden. D.h. je mehr Volt desto stärker und leistungsfähiger das Werkzeug. Dem ist hier leider nicht ganz so. In diesem Fall ist das nur ein geschickter Marketingtrick der Hersteller. Diese Hersteller rechnen nicht mit der Nennspannung von 3,6V, sondern mit der Schlussspannung bis maximalen Spannung von 4V (4V x 5 Zellen = 20V). Im Endeffekt sind es aber Maschinen der 18V Klasse. Das gleiche gilt für Maschinen der 12V Klasse. Der einzige Unterschied ist hier, dass sich die Angabe von 12V anstelle der eigentlichen 10,8V im Markt bei allen Herstellern durchgesetzt hat. So das war´s jetzt erstmal mit dem technischen Gefasel und der sehr trockenen Kost.

Noch ein letzter Hinweis von meiner Seite: Bitte öffnet die Akkus nicht selbst bzw. versucht nicht die Akkus selbst zu reparieren. Das ist erstens sehr gefährlich, zweitens komplex und drittens verliert ihr den Anspruch auf Garantie. Von daher würde ich immer empfehlen die Akkus direkt an die Hersteller zu schicken bzw. an den Händler bei dem ihr gekauft habt.

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4 Kommentare

    • Hallo Uwe,

      die Zellbezeichnung 18650 kommt durch die Maße der Zelle zustande:

      – 18 mm Durchmesser
      – 65 mm Länge
      – 0 (Bezeichnung, dass die Zelle rund ist)

      Das war im Artikel nicht ganz richtig beschrieben. Das habe ich jetzt angepasst. Vielen Dank für die Info.

      Viele Grüße
      Werkzeug-Insider

      Antworten
  • „Die Voltanzahl“ heißt einfach elektrische Spannung und die PS gibt es seit 1978 nicht mehr. Statt „Kapazität“ müsste „Ladung“ dastehen (müsste, weil das tatsächlich nach DIN physikalisch falsch genormt ist, Strom mal Zeit ist immer noch Ladung, die Kapazität gehört zum Kondensator) und das ewig dümmlich-geschwollene „Technologie“ ist keine Technik, sondern die Lehre von der Technik (das englische „technology“ bedeutet tatsächlich beides, aufpassen beim Übersetzen)-
    Die „Voltklassen“ überlasse ich zur Selbstkorrektur (Container z.B. gibt es hauptsächlich in 20 Fuß und 40 Fuß. Sind das „Fuß-Klassen“ oder einfach nur Längen?)…
    Vielleicht noch am Rande erwähnt: werden Ladung und Spannung (also die Ah mit den V) multipliziert, erhält man die elektrisch abrufbare Energie in Wh.

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  • Wie sagte schon Herr Hallervorden? „ Die ganze Welt lebt von Beschiss, das nennt man dann Big Business“

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