Batterijen en accu's

Welke typen er zijn, de verschillen. Wat is er waar van de beweringen van fabrikanten? Oplaadbare en niet-oplaadbare batterij of accu. Als muzikant hangt je optreden vaak af van een batterij: in je stemapparaat, in je zendmicrofoon, in je beltpack, in je gitaar of basgitaar, ga maar door. Handig dus om er iets meer van te weten!

Batterijen, accu's

Batterijen, welke is het meest geschikt?

Eigenlijk ben ik altijd al geïnteresseerd geweest in batterijen. Op zich ook niet zo vreemd want je gebruikte ze voor de gekste dingen. Eerst had je alleen nog maar de Zink-Koolstof batterijen en Nikkel-Cadmium, de laatste waren echter vergeleken bij de eerstgenoemde vrij prijzig. Daar stond tegenover dat je ze op kon laden. In theorie wel 1000 maal, maar door ondeskundig gebruik en opladen kwam je daar nooit aan toe. Maar de batterij is aardig verbeterd de laatste jaren en er zijn nieuwe typen op de markt gekomen. Ik zal proberen daarover wat meer te vertellen.

Voor dat ik daarmee begin wil ik graag eerst nog wat persoonlijke ervaringen met batterijen voorleggen. Doordat ik me ergerde aan het Duracell spotje van die trommelende haasjes, omdat ze daar twee soorten batterijen met elkaar vergeleken die op heel andere principes werkten vond ik dit een laakbaar spotje. Dacht, vergelijk het dan wel met alkalinebatterijen van een ander merk. En toen ontstond bij mij de vraag, zouden die wel zoveel slechter zijn? Ik had nog nooit aan batterijen gemeten, wel aan hun grotere broertjes de loodaccu, dus dat was een uitdaging voor me. Ben in de winkel drie 9 Volt batterijen gaan kopen. Van de merken Philips, Duracell en Varta. Een stroombron gemaakt met een achterlichtje van 6V, 100mA , zodat de batterijen met een constante stroom van 100mA ontladen werden. En wat bleek, de batterijen waren volkomen identiek, de Varta hield het nog het langst vol, maar de verschillen onderling waren  zo klein dat ik ze als gelijkwaardig bestempel.
Maar wat Duracell deed was unfair, als je auto’s met elkaar gaat vergelijken dan zet je ook niet een 2 CV (lelijk eendje)  naast een Rolls-Royce.

Niet lang daarna (eind 1997) kwam er een TV spotje van Philips op de beeldbuis. Daarin claimden ze (getest bij TNO een nieuwe batterij met de naam Power Life die een twee maal zo grote capaciteit dan de normale alkaline batterij zou hebben. Het ging hier om het type LR6 1.5 V ook wel aangeduid met AA. Dezelfde afmetingen en twee maal zoveel capaciteit? Het leek me niet te kloppen. Dus maar weer naar de winkel en van beiden typen een pakje van 4 gekocht. De Power Life was aanzienlijk duurder, maar wanneer de capaciteit inderdaad het dubbele zou zijn was dit gerechtvaardigd. Ik heb uit beide pakjes een batterij uitgehaald en gewogen, beiden hadden hetzelfde gewicht, 23 gram. Vervolgens heb ik beide batterijen met een stroombron van 100 mA ontladen en wat schetst mijn verbazing? Ik verkreeg nadat ik de meetwaarden in een grafiek uitgezet had onderstaande grafiek:

Batterijen ontlaadkrommen

Je hoeft echt geen expert te zijn om te zien dat de bewering als zou de Power Life de dubbele capaciteit hebben vergeleken met een normale alkaline batterij van geen kant klopt. Wanneer je ervan uitgaat dat een batterij zodra zijn spanning 1.1 Volt bereikt zo goed als leeg is, mag je uit de grafiek opmaken dat beide batterijen volkomen identiek zijn. Eerlijk gezegd vond ik het resultaat niet schokkend, ik had  niet anders verwacht.

Maar waar ik wel van schrok was dat een bedrijf als TNO, niet het eerste het beste onderzoeksinstituut zich voor het karretje van Philips had laten spannen. Ik besloot dan ook ze met mijn meetgegevens te confronteren. Enige dagen later kreeg ik een telefoontje dat ik de batterijen constant belast had en  dat dit niet de juiste manier was om een batterij aan een test te onderwerpen. Ik zei dat ik het verschil niet zo goed zag, omdat ik beide op dezelfde manier belast had. Ja, dat was dan wel zo, maar zo hoorde je niet een batterij te testen.
Op mijn vraag hoe het dan wel moest werd er schamper aan de andere kant van de lijn gelachen, ja daaaggg, dat vertellen we niet. Ik vond dat vrij kinderachtig, maar bepaald niet uit het veld geslagen ben ik elders gaan proberen aan deze informatie te komen. Ik had vroeger bij Philips gewerkt en zodoende kwam ik er al vrij gauw achter dat in de tijd dat ze zelf nog hun batterijen testen ze dit deden door een batterij van een type zoals ik gebruikt had gedurende 4 uur  belasten met een stroom van 50 mA en daarna de batterij 20 uur rust gunden om te herstellen. Men stopte met het meten zodra de batterij een spanning van 0.75 V had bereikt.

Toen kwam ik tot het volgende resultaat:

Batterijen ontlaadkrommen

De alkaline batterij is nu wat eerder leeg dan de Power Life, maar ik had het vermoeden dat dit lag in het feit dat de alkaline batterij niet zo vers meer was dan de Power Life. Hoe dan ook,  duidelijk te zien is dat het qua tijd niet om een factor twee gaat. Natuurlijk heb ik deze meetgegevens opgestuurd naar TNO, maar ik heb geen enkele reactie meer van ze ontvangen.

Natuurlijk kon Duracell niet achterblijven en al spoedig kwamen die met een nieuwe batterij, de Duracell Plus. Ook die zou over een  veel grotere capaciteit beschikken dan de gewone Duracell batterij. Het zal de lezer duidelijk zijn dat mijn achterdocht weer gewekt was. Op mijn vraag aan de fabrikant hoeveel dat dan wel niet was die meercapaciteit kreeg ik het antwoord dat ze me dat niet vertellen konden en op mijn vraag later gesteld of ik dan misschien de meetresultaten kon krijgen kreeg is als antwoord: Mede vanuit de concurrentiegevoeligheid kunnen wij u onze testresultaten helaas niet toesturen.

Er restte me dus niets anders dan weer zelf aan het meten te slaan. Ik heb van elk type batterij er een ontladen en in een grafiek de resultaten uitgezet:

Batterijen ontlaadkrommen

Ook hier is de conclusie eenvoudig te trekken dat beide batterijen identiek zijn. Ik heb ook nog een klein onderzoek gedaan omdat de batterijen een duidelijk andere houdbaarheidsdatum hadden, gekeken welke invloed dit op de belasting van de batterij had. Dat leidde tot het volgende resultaat:

Batterijen ontlaadkrommen

Hieruit is te zien dat gedurende de belasting de klemspanning van de gewone Duracell batterij verder zakt dan die van de Duracell Plus. Maar tevens is te zien dat gedurende de rustperiode  de  klemspanning zich herstelt tot dezelfde waarden als van de Duracell Plus. Ik vermoedde dat dit te maken had met het feit dat deze batterij ouder was en daardoor de inwendige weerstand toegenomen. Later vond ik inderdaad op Internet de bevestiging van mijn vermoeden.

Tot dusver mijn eigen ervaringen, die ik alleen eigenlijk wilde vermelden om de lezers te attenderen niet altijd klakkeloos op de kreten van de fabrikanten in te gaan. Hoewel ik mijn bedenkingen heb over dergelijke methoden, vind het ongepast consumenten op een dergelijke manier te misleiden.

Soorten batterijen

Batterijen kun je onderscheiden in twee soorten, oplaadbare en niet-oplaadbare. Laatstgenoemden zijn eenmalig bruikbaar. Bekende batterijen van dit type zijn de zinkkool batterij, de alkaline batterij en de lithium batterij. De laatste zijn het meest geschikt voor apparatuur die veel energie vraagt.

Onderstaand grafiekje laat dit duidelijk zien.

Levensduur batterijen

Hieruit is duidelijk te zien dat alkaline batterijen beduidend langer meegaan dan zinkkoolstof batterijen en dat lithium batterijen weer duidelijk meer presteren dan alkaline batterijen. Dit wil echter niet zeggen dat men eigenlijk geen zinkkoolstof batterijen meer zou moeten aanschaffen. Apparaten welke maar weinig stroom gebruiken kun je best voorzien van een zinkkool batterij. Want alkaline en lithium zijn wel een stuk duurder.
Meestal kun je op de verpakking tegenwoordig wel zien waarvoor batterijen gebruikt kunnen worden.

Batterijen onderscheiden zich ook  nog in afmetingen, dit heeft voornamelijk te maken met de capaciteit van een batterij.

Type Naam Afmetingen Spanning
AAA  (LR3) Micro kleine penlite 10.5 x 44.5 mm 1.5V
AA  (LR6) Penlite 14.5 x 50.5 mm 1.5V
C  (LR14) Engelse staaf 26.2  x 50 mm 1.5V
D  (LR20) Monocel 33 x 60 mm 1.5V
LR(12)  4.5V Blokbatterij 67 x 62 x 22 mm 4.5V
LR(25)  6V Blokbatterij 100 x 67 x 67 mm 6V
LR(61)  9V Blokbatterij 49 x 26 x 16 mm 9V

Er zijn natuurlijk nog veel meer batterij typen, maar die zijn voor speciale toepassingen zoals in horloges, fotoapparatuur, computers maar het voert te ver deze allemaal te vermelden. De afmetingen gegeven bij de diverse typen zijn overgenomen uit een tabel op Internet, eventuele kleine afwijkingen zijn mogelijk.

Lekkende batterijen

De meestgebruikte niet-oplaadbare batterijen zijn alkaline batterijen. Ze gaan vrij lang mee en je kunt ze als ze vers gekocht zijn (en niet te lang in de winkel hebben gelegen) een aantal jaren bewaren. Maar op den duur gaan ze (zeker als ze leeg zijn) lekken. De stoffen die er uit lekken kunnen je apparatuur flink beschadigen of zelfs helemaal stuk maken. Als je een apparaat met batterijen dus langere tijd niet gebruikt: batterijen er uit halen!

Oplaadbare batterijen (accu's)

Er bestaan oplaadbare alkaline batterijen, maar daar kleven zoveel nadelen aan dat je maar beter oplaadbare batterijen kunt aanschaffen die daartoe beter geschikt zijn. Een oplaadbare batterij kun je zoals de naam ook al aangeeft nadat hij leeg is geraakt weer opgeladen kan worden. De spanning van een oplaadbare batterij (1.2V) is weliswaar iets lager dan van een gewone batterij, (1.5V) maar in de praktijk blijkt dat nauwelijks een probleem. Bij een gewone batterij daalt de spanning tijdens gebruik vrij snel, terwijl van de oplaadbare de spanning heel lang nauwelijks verandert. Nadeel hiervan is dat zodra de batterij bijna leeg is de spanning ineens in elkaar zakt, bij een gewone batterij gaat dat geleidelijker. Je moet dus om niet voor verrassingen te komen staan altijd naast de batterijen die je in gebruik hebt een stel opgeladen reserve bij je hebben.

Oplaadbare batterijen kunnen bij juist gebruik enorm vaak opnieuw opgeladen worden, men claimt zelfs 1000 maal. Maar dan moet je wel de batterij gebruiken zoals het moet. Zo moet je een NiCd ( Nikkelcadmium) batterij eerst volledig ontladen voordat je hem weer mag laden. Doe je dat niet dan kun je te maken krijgen met het zogenaamde geheugeneffect, waardoor de opnieuw geladen batterij bij lange na niet meer de oorspronkelijke capaciteit heeft.
Een wat nieuwer type batterij, de NiMH (Nikkelmetaalhydride) heeft daar geen last van, die kun je dus op elk moment weer bijladen en hoef je niet eerst volledig te ontladen. Daarentegen zijn NiCd sneller te laden dan NiMH, de laatsten hebben ongeveer een dubbel zo grote laadtijd nodig. Je kunt ze wel sneller laden maar dat gaat ten koste van de levensduur. Ik lees wel eens dat het funest is voor oplaadbare batterijen deze volkomen leeg te laten liggen. Dat snap ik niet zo goed want als je ze koopt zijn ze ook meestal ongeladen.

Kan me wel voorstellen dat wanneer je een batterij niet van plan bent te gebruiken je deze uit het apparaat haalt. Batterijen kunnen gaan lekken en meestal worden de klemmen waarmee de batterij op het apparaat aangesloten zit dan sterk aangetast door de chemische stoffen die uit de batterij komen.

Hieronder in het kort wat over de diverse batterijtypes die oplaadbaar zijn.

Nikkel-cadmium-batterij (NiCd)

Nadeel van de NiCd-batterijen is dat er de giftige stof Cadmium in zit. Ook hebben ze last van het memory-effect, dit ontstaat wanneer een batterij opgeladen wordt wanneer hij nog niet geheel ontladen is. Nu wordt wel beweerd dat moderne NiCd batterijen daar geen last meer van hebben. Daartegen hebben NiCd batterijen twee belangrijke voordelen. Ze zijn relatief goedkoop en kunnen grote stromen leveren. Die je nodig hebt bv bij het gebruik van een boormachine. NiCd batterijen hebben een lage energiedichtheid, 45 Wh per kg batterij, de vermogensdichtheid is daarentegen groot, 200W per kg. Vanwege het giftige Cadmium worden steeds minder NiCd batterijen gebruikt en kiest men liever voor de NiMH batterijen.

Nikkel-metaalhydride-batterij (NiMH)

De NiMH-batterijen hebben voor zover mij bekend geen last van een memory-effect. Deze batterijen zijn echter weer gevoelig voor temperatuurinvloeden, wordt de batterij te koud dan verliest hij zijn lading en bij te hoge temperaturen raakt hij beschadigd. Ook is het niet goed dit batterijtype volledig te ontladen. Wanner de batterij op de juiste wijze gebruikt wordt heeft hij een langer leven dan de NiCd batterij. De energiedichtheid is 60Wh per kg batterij en de vermogensdichtheid 175 W per kg. Doordat de gewone NiMH- en de NiCd-batterijen een vrij grote zelfontlading hebben, zijn deze niet bepaald geschikt voor apparaten die maar weinig stroom gebruiken (zoals klokken). Tegenwoordig zijn er echter LSD-NiMH-batterijen verkrijgbaar, welke een veel lagere zelfontlading hebben (LSD = Low Self Discharge). Een volledig opgeladen LSD-NiMH batterij heeft na een jaar nog ongeveer 85% van zijn capaciteit, een gewone NiMH batterij is dan al helemaal leeg. LSD-NiMH batterijen kunnen overigens in een normale NiMH lader opgeladen worden.

Lithium-ion-batterij  (Li-ion)

De Li-ion batterij heeft een veel grotere capaciteit dan de NiCd- en de NiMH-batterij. De energiedichtheid is maar liefst 140Wh per kg en ook de vermogensdichtheid is groot, 300W per kg. Ze kunnen ook veel vaker opgeladen worden. Maar een nadeel is dat dit batterijtype behalve prijzig erg kwetsbaar is, ze kunnen in bepaalde gevallen tot zelfontbranding komen. Ook moet er een bewakingssysteem aan gekoppeld zijn om te voorkomen dat de batterij te diep ontladen wordt. Verder heeft de Li-ion batterij last van capaciteitsverlies, zelfs wanneer hij niet wordt gebruikt. Dit verlies is sterk temperatuurafhankelijk.

Capaciteitsverlies batterij per jaar
Temperatuur half-opgeladen batterij volledig opgeladen batterij
0 °C  2% 6%
25 °C  4%  20%
40 °C 15% 35%
60 °C 25% 40% (na 3 maanden)

 

Het laden van de batterijen

Belangrijk is het wel geschikte laders te gebruiken. Er zijn legio laders te koop, maar veel ervan is van inferieure kwaliteit. Je moet ook geen NiMH batterijen laden met een NiCd lader, dat is vragen om problemen omdat het verschillende types batterijen zijn. De NiMH is ook gevoeliger voor overlading dan de NiCd.

Snelladen. Voor het gebruiksgemak is het vaak belangrijk dat batterijen binnen 1 à 2 uur vol zijn. NiMH batterijen is snelladen binnen die tijd niet aan te raden, een lader voor dit type batterij doet er dan ook minstens 3 à 4 uren over.

Automatische laadstroom. Het is belangrijk dat de lader een ingebouwde controle op de juiste laadstroom voor het betreffende batterijtype heeft.

Bescherming tegen overladen. Goede laders hebben een automatische timer, of een elektronische controle op overlading die ervoor zorgt dat het laden stopt als de batterij volledig is volgeladen. Bij ongecontroleerde overlading kan de batterij zo heet worden dat door de chemische processen het ventiel openspringt. Batterijen die veel te heet zijn geworden, gaan bovendien inwendig kapot, zodat je er niets meer aan hebt.

Druppellading. Na het laadproces moet de lader kunnen overschakelen op druppellading. Als je de batterijen na het laden nog enkele dagen (of weken) in de lader laat zitten, zorgt de lader ervoor dat de batterij steeds vol blijft. De zelfontlading wordt dan gecompenseerd doordat de lader extra energie bijdruppelt.

Bij Conrad.nl kun je batterijen zoeken op toepassingsgebied (foto’s, video), grootte (lady, potlood AAA, penlite AA, baby C, mono D, 9V blok, platte batterij, knoopcel, foto), typenummer of technische kenmerken (spanning in volt, elektro-chemisch systeem zoals lithium, capaciteit). De site beschikt over een Battery-Finder. batteryfinder >>

Voor diegenen die zelf hun batterijen willen kunnen testen zijn er diverse apparaten op de markt. Een batterijtester meet de spanning bij een aan het batterijtype aangepaste belasting. Dat is iets anders dan met een spanningsmeter (Voltmeter) meten. Daarmee meet je de onbelaste spanning en die zegt niet zoveel! Een tester die behoorlijk veelzijdig is staat hieronder afgebeeld.

Batterij tester
Hartig + Helling Universele batterijtester met LCD scherm.

Deze test de volgende typen:

  • AAA-, AA-, C-, D- , 9-V-Bloks
  • Fotobatterijen - CR123A, CR2, CRV3, 2CR5, CR-P2
  • alle knoopcellen met een spanning van 1,5V en 3,0V, 1,2V, 1,5V, 3,0V, 6,0V en 9 Volt

Een bijdrage van: Jan Hamer.

Links

Donatie

Dit is een gratis site, die al sinds 2003 voortdurend wordt uitgebreid en geactualiseerd. Als jij ook wilt dat dat zo blijft, doe dan een donatie aan Popschool Maastricht >>

QR code https://www.popschoolmaastricht.nl:443/college_batterijen_accus.php?menu=menuBasgitaar

Bijgewerkt op: 8 Februari, 2017