Batterien: Was ist der Unterschied zwischen Wh und mAh?

Die meisten Menschen sind an das mAh-Label gewöhnt, weil wir es auf Telefonen, Tablets, tragbaren Batterien (Powerbanks) und ähnlicher Elektronik sehen. Mit seiner Hilfe können wir schnell herausfinden und vergleichen, ob das Telefon (oder ein anderes Gerät) über eine ausreichend große Akkukapazität für unsere Bedürfnisse verfügt. Doch nicht alles ist so einfach, wie es auf den ersten Blick scheint. Ladesysteme ändern sich und damit auch die Zusammensetzung von Batterien. Daher ist es gut zu wissen, was mAh ist, was Wh ist und wie man sie unterscheiden kann.

Was ist mAh in Batterien? Was ist Wh in Batterien?

Die Maßeinheiten mAh und Wh geben die Kapazität des Akkus an. Heutzutage haben Smartphones eine durchschnittliche Akkukapazität von 5000 mAh, wir nähern uns der 6000 mAh-Marke. Ein Akku mit einer Kapazität von 5000 mAh kann eine Stunde lang einen Strom von 5000 Milliampere liefern, danach muss er aufgeladen werden (5000 Milliampere x 1 Stunde = 5000 Milliamperestunden oder mAh).

Schauen wir uns Notebooks an, zum Beispiel das kürzlich von uns getestete Notebook ASUS ExpertBook P5 – es hat eine Akkukapazität von 63 Wh. Eine solche Batterie kann eine Stunde lang 63 Watt Leistung aufrechterhalten, bevor sie leer ist (63 Watt x 1 Stunde = 63 Wattstunden oder Wh). Normalerweise ist mindestens eine dieser Einheiten direkt auf den Akku geschrieben, bei bestimmten Geräten ist der Zugriff auf den Akku jedoch deaktiviert, ohne das Gerät vollständig zu zerlegen. Denken Sie an das letzte Mal, als Sie die Rückseite Ihres Telefons öffnen und sehen konnten, was im Inneren vor sich ging. Dies ist bei Laptops einfacher, bei den meisten Geräten jedoch schwieriger (sei es aus Sicherheitsgründen, Wasserbeständigkeit usw.). Eine seltene Ausnahme bilden Geräte wie das Samsung Galaxy Tab Active5, die uns freien Zugriff auf alle internen Komponenten ermöglichen, es handelt sich jedoch um Geräte, die von Anfang an ein Hindernis für die Reparaturfähigkeit darstellen.

Aus diesem Grund verlassen wir uns heute bei den Zahlen zu Batterien auf den Hersteller. Sie geben uns eine ungefähre Vorstellung davon, wie lange der Akku hält, natürlich abhängig von der Belastung, die er in dieser Zeit ausübt. Sie können den Stromverbrauch verdoppeln oder halbieren, wodurch der Akku doppelt so lange oder kürzer hält.

All dies gilt, wenn die Bedingungen optimal sind. Beispielsweise nimmt die Autonomie des Akkus bei niedrigen Temperaturen ab, Überhitzung und auch der Innenwiderstand des Akkus können sich auf die Laufzeit auswirken.

Milliamperestunden funktionieren meist, können den Benutzer aber auch verwirren

Schauen wir zunächst zurück. Wir sind es schon immer gewohnt, Amperestunden- und Milliamperestunden-Etiketten zu verwenden, da diese auf AA-Batterien, Spielzeugbatterien und auch auf Blei-Säure-Batterien in Autos vorhanden sind. Es wäre nicht das erste Mal, dass ein bestimmtes Tag verwendet würde, auch wenn es in manchen Szenarien unangemessen oder veraltet sein könnte. Die Lupe nutzen wir auch heute noch als Suchmarkierung, auch wenn das physische Werkzeug meist nicht mehr genutzt wird. Oder eine Diskette als Speichersymbol und ein Umschlag als E-Mail-Symbol.

Es hört sich so an, als hätte uns die Maßeinheit mAh das Leben schwer gemacht. Es gibt nichts Persönliches dagegen, aber es gibt ein Problem: Bei der Angabe der Batteriekapazität wird die Spannung nicht berücksichtigt. Zwei Akkus können zwar die gleiche Kapazität von 5000 mAh haben, aber sehr unterschiedliche Energiemengen speichern. Wenn beispielsweise die eine eine Spannung von 12 V und die andere eine Spannung von 3 V hat und beide die gleiche Kapazität haben, kann die erste Batterie viermal so viel Energie speichern. Beide können eine Stunde lang 5.000 Milliampere Strom liefern, eine 12-V-Batterie schafft dies jedoch mit der vierfachen Spannung.

Der Vergleich von Batterien nach mAh kann glasklar sein, vorausgesetzt, die Nennspannungen sind gleich. Und in den meisten Fällen ist es das auch. Telefone mit Lithium-Ionen-Akkus nutzen Einzelzellen mit einer Spannung von 3,6 bis 3,8 Volt. Vor Lithium-Ionen-Batterien wurden meist in Reihe geschaltete 1,2-Volt-NiMH- (Nickel-Metallhydrid-) oder Ni-Cd- (Nickel-Cadmium-Batterien) Batterien verwendet.

Heutige Smartphones teilen den Akku in zwei Zellen auf, hauptsächlich zum schnellen Laden, aus Platzgründen und zur Wärmeverteilung. Wenn wir uns das faltbare Samsung Galaxy Z Fold6-Telefon ansehen, verwendet es einen Dual-Zellen-Akku. Nicht einmal für die Bedürfnisse des Schnellladens, da seine maximale Ladeleistung nur 25 W beträgt, sondern für den Platzbedarf und eine bessere Wärmeübertragung. Auch das Vivo von 5400 mAh.

Ein gutes Beispiel ist auch Apples Brille für räumliches Computing Apple Vision Pro, die Nutzer zunächst mit einer Akkukapazität von 3166 mAh verwirrte, was deutlich weniger ist als bei den meisten Smartphones auf dem Markt. Wenn Sie jedoch feststellen, dass die Batterie mit einer höheren Spannung arbeitet, ist Ihnen klar, dass die Sorgen über die geringe Autonomie der Batterie unbegründet waren.

Die Milliamperestunden-Einheit sorgt für mehr Verwirrung, wenn Batterien mit unterschiedlicher Chemie gemischt werden. Der andere chemische Aufbau bedeutet auch eine andere Nennspannung des Akkus, wodurch der Vergleich mit Lithium-Ionen-Zellen mit einer Nennspannung von 3,6 bis 3,8 V nicht mehr so einfach ist. Sie haben wahrscheinlich schon von LiFePO4-Batterien gehört, die eine bessere langfristige Energiespeicherung bieten, aber auch eine geringere Energiedichte und eine niedrigere Spannung (ca. 3,2 V) haben.

Hier entsteht das Problem. Wir haben seit einiger Zeit Ladestationen und tragbare Batterien auf dem Markt, die diese neue Batteriestruktur verwenden. Sie verfügen über eine Akkukapazität von Zehntausenden Milliamperestunden, und wenn wir diese Zahl direkt mit der Kapazität der Akkus des Telefons vergleichen, kommen wir zu einer falschen Schlussfolgerung.

Wenn die Ladestation eine Kapazität von 50.000 mAh hat, würde man erwarten, dass sie Ihr Telefon mit einem 5000-mAh-Akku zehnmal aufladen kann. Da aber die Spannung der Batteriezellen geringer ist, ist auch die Menge der gespeicherten Energie geringer und somit nicht mit Geräten mit herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien vergleichbar. Das heißt nicht, dass die Hersteller lügen, Fakt ist aber, dass man vorsichtig sein muss, denn die Maßeinheit mAh berücksichtigt nicht die Spannung.

Ist es zur Messung der Batteriekapazität besser Wh verwenden?

Wenn wir nicht wollen, dass die Batteriekapazität in den kommenden Jahren in absurden Zahlen gemessen wird, ist das natürlich Wasser auf die Mühlen für Werbetreibende, die uns ihre hohen Zahlen in der Maßeinheit Watt vor der Nase hin und her fuchteln Stunden (Wh) können eine bessere Lösung sein.

Das könnte zunächst etwas verwirrend sein, aber glücklicherweise wird Wh bereits in einigen beliebten Geräten verwendet, zum Beispiel in Autos (kWh), Laptops und Handheld-Computern (ASUS ROG Ally, Steam Deck...). Der Hauptvorteil von Wattstunden besteht darin, dass sie die Batteriespannung berücksichtigen und daher als Maßeinheit praktischer und genauer sind. Einige Hersteller zeigen es bereits neben der typischen Kapazität in mAh an. Nehmen wir noch einmal das obige Beispiel des Vivo X100 Pro-Telefons: Der Hersteller gibt in den Akkuspezifikationen auch eine typische Kapazität von 21,01 Wh an.

Wenn Sie Wh aus mAh selbst berechnen möchten, verwenden Sie die Formel Wh = (mAh x V) : 1000, oder Wh = Ah x V, wenn Sie die Einheit Amperestunde (Ah) verwenden möchten.

Wenn Sie Wh anstelle von mAh verwenden, können Sie die Leistung zweier Batterien vergleichen, unabhängig von deren Nennspannung, Typ oder Verbindungsmethode der Batteriezellen. Dies erleichtert den Vergleich zwischen Gerätetypen. Mit Wh lässt sich die Leistung von (beliebigen) Akkus vergleichen, egal ob in einem Telefon, Laptop, einer Ladestation oder einem Auto.

Der Einsatz von Wh ist aller Wahrscheinlichkeit nach unvermeidbar

Angesichts der Tatsache, dass Wh in einigen der größten Bereiche wie Elektroautos und Laptops verwendet wird, ist es überraschend, dass Telefonhersteller auf Milliamperestunden bestehen. Es besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass wir in den kommenden Jahren mAh in Telefonbatterien durch Wh ersetzen oder beide Maßeinheiten verwenden und uns der Unterschiede bewusst sein werden.