Hintergrund
NiMH-Akkus (Nickel-Metallhydrid-Akkus) sind wiederaufladbare Batterien. Sie werden für vielfältige Zwecke eingesetzt, von Digitalkameras über Hybridfahrzeuge bis hin zu industriellen Anwendungen. Ihre Beliebtheit hat in den letzten Jahren zugenommen, da die Besorgnis über die Umweltauswirkungen giftiger Komponenten und das Interesse am Recycling gestiegen sind. Die meisten NiMH-Akkus lassen sich im Laufe ihrer Lebensdauer mehrere hundert Mal wiederaufladen. Auch nach dem vollständigen Aufladen ist der Leistungsverlust sehr gering.
Batterien
Batterien sind in sich geschlossene Einheiten, die mithilfe chemischer Reaktionen Strom erzeugen. Die meisten Batterien bestehen aus vier Komponenten: einer positiven Elektrode, einer negativen Elektrode, einem Elektrolyten und einem Separator.
Bei einem NiMH-Akku besteht die positive Elektrode typischerweise aus Nickelhydroxid, daher der Name Nickel-Metallhydrid. Die negative Elektrode besteht üblicherweise aus einem Metallhydrid, wobei die verwendeten Metalle variieren. Der Elektrolyt ist eine chemische Lösung, häufig Kaliumhydroxid, die den Ionentransfer zwischen positiver und negativer Elektrode ermöglicht. Der Separator dient der physikalischen Trennung der positiven und negativen Elektrode, ermöglicht aber dennoch den Ionentransfer.
Stromerzeugung
Um Strom zu erzeugen, muss die Batterie an einen externen Stromkreis angeschlossen werden. Üblicherweise wird die Batterie so in ein Gerät eingesetzt, dass die Plus- und Minuspolung übereinstimmen. Sobald das Gerät Strom aufnimmt, fließen Elektronen von der negativen Elektrode ab. Dabei kommt es zur Oxidation der Elektrode und zur Freisetzung von Wasserstoff.
Die Elektronen werden schließlich in der positiven Elektrode deponiert, die Wasserstoff aufnimmt. Ionenaustauschprozesse im Elektrolyten schließen den Stromkreis. Bei Standardbatterien ist die Batterie leer, sobald die negative Elektrode keine Elektronen mehr abgeben kann. Bei NiMH-Akkus ermöglichen die verwendeten Metalle und Chemikalien die Umkehrung dieses Prozesses.
Im Prinzip kann ein Ladegerät Elektronen aus der positiven Elektrode entnehmen, wodurch diese oxidiert und Wasserstoff freigesetzt wird. Anschließend kann es die Elektronen wieder in die negative Elektrode einspeisen, wodurch diese Wasserstoff aufnimmt. Dadurch kann die Batterie immer wieder verwendet werden.