AKKUMULATOR

Akkumulator

 

[lat. »Sammler«], Prozessoren: zentrales Register des Prozessors. Im Akkumulator wird vor Ausführung einer arithmetischen oder logischen Operation einer der Operanden gespeichert. Nach Ausführung von Befehlen befinden sich auch Zwischenergebnisse im Akkumulator, die sofort weiterverarbeitet werden können, sodass das Zurückschreiben von Zwischenergebnissen in andere Speichereinheiten oft entfallen kann.

Akkumulator

 

(Akku), Bauteile: wieder aufladbarer, elektrochemischer Energiespeicher, bei dessen Aufladung sich chemische Reaktionen vollziehen, die bei der Entladung in umgekehrter Richtung ablaufen. Einige Hundert bis mehrere Tausend Lade- und Entladezyklen sind möglich. Ein Akku ist ganz ähnlich wie eine nicht aufladbare Batterie aufgebaut. Wie dort werden auch beim Akkumulator meist mehrere einzelne Akkumulatorelemente zusammengeschaltet.

 

Ein Akkumulator besteht im Wesentlichen aus zwei Elektroden, die in einen Elektrolyten (elektrisch leitende, manchmal eingedickte Flüssigkeit, seltener ein sog. Festelektrolyt) getaucht sind. Die Elektroden bestehen aus unterschiedlichen Materialien, meist Metallen oder Metallverbindungen. Als Elektrolyte werden Lösungen von Salzen, von Säuren oder von Laugen verwendet.

 

Beim Aufladevorgang werden durch Stromzufuhr Abscheidungs- und Lösungsvorgänge an den Elektroden in Gang gesetzt, welche die chemische Zusammensetzung der Elektroden verändern. Im Ergebnis entsteht an der einen Elektrode ein Elektronenüberschuss, an der anderen ein Elektronenmangel. Die Ladungstrennung bedeutet eine Speicherung von chemischer Energie, die als zwischen den Elektroden anliegende elektrische Spannung abgegriffen werden kann. Diese bildet bei der Entladung die Stromquelle. Die gespeicherte Ladungsmenge entspricht der Akkukapazität. Sie wird in Coulomb (C) bzw. Amperesekunden (As) oder (umgerechnet) in Milliamperestunden (mAh) angegeben. Dabei gilt, dass 1 C = 1 As = 3,6 mAh. Ein voller Akkumulator mit der Kapazität 1 mAh kann eine Stunde lang Strom mit einer Stärke von einem Milliampere liefern.

 

Man unterscheidet Akkumulatoren nach Elektrodenmaterial und Elektrolytzusammensetzung. In der EDV und in der Kommunikationstechnik sind vor allem der Nickel-Cadmium-, der Nickel-Metallhydrid- und der Lithium-Ionen-Akkumulator verbreitet. Alle drei Typen werden als kompakte Stromspeicher für Mobilgeräte (Notebooks, PDAs, Mobiltelefone etc.) eingesetzt. Die nutzbare Ladungsmenge (so genannte Akkulaufzeit) ist das wichtigste Leistungsmerkmal dieser Geräte.

 

Die seit mehr als neunzig Jahren bekannten Nickel-Cadmium(NiCd)-Akkumulatoren haben eine Cadmium- und eine Nickel-Elektrode. Sie sind relativ preiswert, wegen des Krebs erregenden Schwermetalls Cadmium aber giftig. Ein weiterer Nachteil dieses Typs besteht darin, dass seine Kapazität durch den Memory-Effekt allmählich abnimmt.

 

Nickel-Metallhydrid(NiMH)-Akkumulatoren werden seit Ende der 1980er-Jahre verwendet. Eine ihrer Elektroden besteht aus Nickel, die andere aus Legierungen von Nickel und anderen Metallen, die Wasserstoff speichern können. NiMH-Akkus sind leistungsfähiger und erheblich umweltverträglicher als NiCd-Akkus, aber auch teurer. Einen nennenswerten Memory-Effekt gibt es bei ihnen nicht.

 

Lithium-Ionen(Li-Ion)-Akkumulatoren (Lithium-Akku) finden seit Mitte der 1990er-Jahre zunehmende Verbreitung. Die eine Elektrode besteht aus einer Lithium-Kohlenstoff-Verbindung, die andere aus einem Metalloxid. Sie erreichen eine besonders hohe Energiedichte bei besonders niedrigem Gewicht bzw. besonders geringem Volumen. Die Nachteile anderer Typen (Umwelt- und Gesundheitsbelastungen, Memory-Effekt) fehlen vollständig; dem steht allerdings gegenüber, dass Li-Ion-Akkus auch besonders teuer sind. Eine Weiterentwicklung des Lithium-Ionen-Akkus stellt der Lithium-Polymer-Akku dar, der sich in fast beliebigen Formen herstellen lässt.

 

In Autos ist der Blei-Akku (mit zwei Bleielektroden und Schwefelsäure als Elektrolyt) verbreitet. Er bildet die Energiequelle zum Starten des Motors. Die mit ihm verwandten Blei-Gel-Akkumulatoren finden in der EDV Verwendung als Stromspeicher zur unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USV). Weitere Akku-Typen wie Zink-Brom- bzw. Zink-Chlor- sowie Natrium-Schwefel-Akkus spielen in der EDV keine oder noch keine Rolle.