Produktauswahl und Design-In
Welche Batterie ist die richtige?
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Größe und Stromverbrauch bestimmen die Wahl
Welche Batterie ist die richtige? Das ist eine der wesentlichen Fragen, mit der Brook sich bei der Beratung der Kunden zur Stromversorgung von mobilen Geräten auseinandersetzen muss. Pauschal lässt sich die Frage jedenfalls nicht beantworten. »Es kommt darauf an, wie viel Platz im Gerät für die Batterie ist und wie viel Strom das Gerät bei Spitzenbelastungen verbraucht.« Nach diesen Vorgaben taste man sich dann Schritt für Schritt an die passende Batterie heran, wie Brook erklärt.
Die hauptsächlich in tragbaren Geräten verwendeten Batterietypen sind Lithium-Mangan-Knopfzellen wie die 3V CR2032 (20mm Durchmesser x 3,2mm) oder 1,5V-Typen wie die LR44 (11,6mm Durchmesser x 5,4mm), aber auch Alkali- oder Lithiumzellen in den Standardgrößen AA (51mm x 14mm Durchmesser) oder AAA (44,5mm x 10,5mm Durchmesser). Die Kennwerte der Batterie, zum Beispiel Energiedichte, Stromentnahme und Kosten, werden durch deren chemischen Aufbau bestimmt. »Allgemein formuliert, kann die Lithium-Mangan-Chemie zwar keine hohe Stromaufnahme aufrechterhalten, doch sie bietet eine verhältnismäßig hohe Energiekapazität in einer kleinen, dünnen Knopfzelle«, erklärt Brook.
AA- oder AAA-Alkalibatterien haben eine höhere Kapazität und eine höhere Stromaufnahme, allerdings wiederum wesentlich größerer Abmessungen. Nicht-wiederaufladbare primäre Lithiumzellen sind ebenfalls in Größen wie AA oder AAA erhältlich, sie bieten eine vergleichbare Energiekapazität bei höherer Stromaufnahme. Außerdem kann eine Lithiumbatterie um 30 Prozent leichter sein als ihr Alkali-Pendant.
Knopfzellen oder AA/AAA-Zellen kommen in Anwendungen zum Einsatz, in denen von vorne herein vorgesehen ist, dass der Anwender die Batterie ersetzt. Manche Gerätearten, beispielsweise solche, die nach der Installation mehrere Jahre ohne Wartung auskommen müssen, sind möglicherweise zum Wegwerfen gedacht, nachdem die Batterie entladen ist. Batterien mit niedriger Selbstentladungsrate, wie etwa Lithiumbatterien, werden in langlebigen oder lebenslang versiegelten Anwendungen eingesetzt, beispielsweise in Rauchmeldern.
Wieder aufladbare Nickel-Metall-Hydrid-(NiMH-)Batterien in Formfaktoren wie AA oder AAA können eine den Alkalibatterien vergleichbare mAh-Kapazität bieten und eignen sich für Anwendungen, die viel Strom verbrauchen. Sie sind zwar über Hunderte von Ladezyklen wieder aufladbar, haben aber eine relativ hohe Selbstentladungsrate und funktionieren aus diesem Grund nicht über einen langen Zeitraum ohne dass sie wieder aufgeladen werden.
Eine Alternative, so Brook, sind auch kundenspezifisch entwickelte Lithium-Ionen-Batteriepacks, »weil sie eine hohe Energiedichte mit hoher Stromaufnahme und niedriger Selbstentladung kombinieren können.«Voraussetzung dafür ist aber, dass genügend Platz vorhanden ist und dass die Applikation in relativ hohen Stückzahlen produziert wird. Denn ansonsten ist eine solche kundenspezifische Entwicklung nicht rentabel.
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