Akku-Kapazität messen: Multimeter, Tester, Ah & Wh richtig verstehen
Auf dem Akku stehen beispielsweise 2.500 mAh, 5 Ah oder 500 Wh – aber liefert er diese Kapazität nach einigen Jahren tatsächlich noch? Mit der richtigen Messmethode lässt sich die nutzbare Kapazität bestimmen. Wichtig ist jedoch: Ein Multimeter allein misst keine Akkukapazität in Ah oder Wh. Dafür ist ein kontrollierter Lade- und Entladetest erforderlich.
Einen Akku laden Sie für einen Kapazitätstest zunächst entsprechend der Herstellerangabe vollständig auf. Anschließend wird er mit einem definierten Strom bis zur zulässigen Entladeschlussspannung entladen. Ein geeigneter Kapazitäts- beziehungsweise Entladetester summiert den entnommenen Strom über die Zeit und zeigt am Ende beispielsweise 2,35 Ah oder 8,7 Wh an.
Was bedeutet Akku-Kapazität eigentlich?
Bei Akkus werden zwei Angaben häufig miteinander verwechselt: Amperestunden beziehungsweise Milliamperestunden und Wattstunden.
Ah und mAh – elektrische Ladungsmenge
Amperestunden, kurz Ah, beschreiben vereinfacht, wie viel elektrische Ladung ein Akku abgeben kann.
1.000 mAh entsprechen: 1 Ah.
Ein Akku, der bei einem konstanten Strom von 2 A zwei Stunden lang entladen werden kann, hat unter diesen Testbedingungen rechnerisch 4 Ah abgegeben.
Wh – tatsächlich abgegebene Energie
Wattstunden berücksichtigen zusätzlich die Spannung.
Deshalb ist die Wh-Angabe besonders hilfreich, wenn Akkus mit unterschiedlichen Spannungen miteinander verglichen werden sollen.
Bei konstantem Strom:
Kapazität (Ah) = Strom (A) × Zeit (h)
Für eine einfache Energieabschätzung:
Energie (Wh) ≈ mittlere Spannung (V) × Kapazität (Ah)
Bei einer präzisen Wh-Messung wird die tatsächlich abgegebene Leistung über den gesamten Entladevorgang integriert, weil die Akkuspannung während der Entladung nicht konstant bleibt.
Kann man die Akku-Kapazität mit einem Multimeter messen?
Nicht direkt.
Ein normales Digitalmultimeter kann unter anderem Spannung, Strom und Widerstand messen.
Es weiß aber nicht automatisch, wie viele Amperestunden ein Akku während eines vollständigen Entladevorgangs abgegeben hat.
Eine einzelne Spannungsmessung sagt deshalb nicht:
„Dieser Akku besitzt noch exakt 82 % seiner ursprünglichen Kapazität.“
Ein Multimeter ist trotzdem sehr hilfreich, beispielsweise um:
- die aktuelle Akkuspannung zu kontrollieren,
- eine stark unter- oder überspannte Zelle zu erkennen,
- Spannungsabfall unter Last zu beobachten,
- Fehler in Leitungen und Anschlüssen einzugrenzen.
Zur echten Kapazitätsmessung benötigt man zusätzlich eine definierte Last, Zeitmessung und eine sichere Abschaltung an der für den Akku zulässigen Entladeschlussspannung.
Akku-Kapazität mit einem Entladetester messen
Der zuverlässigste praktische Weg ist ein kontrollierter Entladetest.
Dabei wird gemessen, wie viel elektrische Ladung beziehungsweise Energie der Akku vom vollständig geladenen Zustand bis zum definierten Entladeende tatsächlich abgeben kann.
1. Akku mit einem geeigneten Ladegerät entsprechend der Herstellerangabe vollständig laden.
2. Akku gegebenenfalls auf die für den Test vorgeschriebene Temperatur bringen.
3. Am Kapazitätstester den vorgesehenen Entladestrom und die korrekte Entladeschlussspannung einstellen.
4. Akku kontrolliert entladen.
5. Tester stoppt bei Erreichen der definierten Endspannung.
6. Abgegebene Ah beziehungsweise Wh ablesen und mit der Nennkapazität unter vergleichbaren Bedingungen vergleichen.
Beispiel: 5-Ah-Akku messen
Angenommen, ein Akku ist mit 5 Ah Nennkapazität angegeben.
Beim kontrollierten Entladetest fließen konstant 2 A. Nach 2 Stunden und 24 Minuten erreicht der Akku seine vorgesehene Entladeschlussspannung.
24 Minuten entsprechen 0,4 Stunden.
2 A × 2,4 h = 4,8 Ah
Unter genau diesen Testbedingungen hat der Akku somit 4,8 Ah abgegeben.
Ah und Wh nicht verwechseln
Besonders bei:
- Powerbanks,
- E-Bike-Akkus,
- Werkzeugakkus,
- Powerstations,
- Heimspeichern
ist die Angabe in Wattstunden häufig aussagekräftiger als die reine Ah- beziehungsweise mAh-Zahl.
Ein Beispiel:
Zwei Akkus besitzen jeweils 5 Ah. Einer arbeitet mit 3,6 V, der andere mit 7,2 V.
Die Ladungsmenge ist gleich, die gespeicherte Energie aber ungefähr doppelt so groß.
| Akku | Kapazität | Spannung | Energie ungefähr |
|---|---|---|---|
| Akku A | 5 Ah | 3,6 V | 18 Wh |
| Akku B | 5 Ah | 7,2 V | 36 Wh |
Nennkapazität und gemessene Kapazität
Die aufgedruckte Kapazität ist eine Nennkapazität.
Sie wird unter festgelegten Bedingungen bestimmt, beispielsweise bei:
- bestimmter Temperatur,
- definiertem Entladestrom,
- vorgegebener Entladeschlussspannung.
Deshalb ist ein Test nur wirklich vergleichbar, wenn möglichst dieselben Bedingungen verwendet werden.
Ein Akku, der bei sehr hoher Belastung getestet wird, kann einen anderen Messwert liefern als bei einem deutlich geringeren Entladestrom.
Was bedeutet C10, C20 oder 0,2 C?
Besonders bei Blei- und anderen Batterien wird Kapazität häufig in Verbindung mit einer Entladerate angegeben.
Eine Angabe wie 20 Ah bei C20 bedeutet vereinfacht, dass der Hersteller die Kapazität über einen ungefähr 20-stündigen Entladevorgang definiert.
0,2 C bedeutet dagegen, dass der Entladestrom 20 % der angegebenen Ah-Kapazität entspricht.
Bei einem 5-Ah-Akku wären 0,2 C: 1 A.
Kapazitätswerte nur vergleichen, wenn Entladestrom, Temperatur und Endspannung bekannt beziehungsweise vergleichbar sind.
State of Charge und State of Health nicht verwechseln
Zwei Begriffe werden bei Akkus besonders häufig verwechselt: SoC und SoH.
State of Charge – SoC
Der State of Charge beschreibt den aktuellen Ladezustand.
Vereinfacht:
- 100 % = geladen
- 50 % = etwa halbvoll
- 0 % = vom System als leer erkannt
State of Health – SoH
Der State of Health beschreibt den Gesundheits- beziehungsweise Alterungszustand.
Ein häufig verwendeter kapazitätsbezogener SoH lässt sich berechnen als:
Beispiel: Ein ursprünglich mit 5 Ah spezifizierter Akku liefert unter vergleichbaren Testbedingungen noch 4 Ah.
Daraus ergibt sich:
4 ÷ 5 × 100 = 80 %.
Wichtig: Ein vollständiger technischer Gesundheitszustand lässt sich nicht allein aus diesem Wert ableiten. Auch Innenwiderstand, Leistungsfähigkeit, Zellabweichungen und Fehlerzustände können relevant sein.
Innenwiderstand messen – ist das dasselbe wie Kapazität?
Nein.
Der Innenwiderstand ist eine andere Kenngröße. Er beeinflusst unter anderem, wie stark die Spannung eines Akkus unter Belastung einbricht und wie viel Leistung abgegeben werden kann.
Ein alternder Akku kann:
- Kapazität verlieren,
- einen steigenden Innenwiderstand aufweisen,
- beides gleichzeitig zeigen.
Deshalb ersetzt eine Innenwiderstandsmessung keinen kontrollierten Kapazitätstest.
Welches Messverfahren für welchen Akku?
| Akku | Sinnvolle Prüfung | Multimeter allein? |
|---|---|---|
| AA / AAA NiMH | Ladegerät beziehungsweise Analyzer mit Entlade- und Kapazitätstest | nein |
| 18650 / 21700 Li-Ion | geeigneter Zelltester mit definierter Entladung | nein |
| LiFePO4 | passender Kapazitätstester beziehungsweise BMS-Diagnose | nein – Spannung ist über weite Bereiche relativ flach |
| Blei / AGM / Gel | definierter Kapazitäts- beziehungsweise Belastungstest | Ruhespannung zeigt eher Ladezustand als echte Ah-Kapazität |
| E-Bike-Akku | Herstellerdiagnose beziehungsweise geeigneter professioneller Kapazitätstester | nein |
| Powerstation / Heimspeicher | BMS-, Hersteller- oder kontrollierte Systemmessung | nein |
NiMH-AA- und AAA-Akkus messen
Für klassische NiMH-Zellen ist ein Analyse-Ladegerät mit Kapazitätstest besonders praktisch.
Das Gerät lädt die Zelle, entlädt sie anschließend kontrolliert und summiert die abgegebenen Milliamperestunden.
Damit lässt sich beispielsweise feststellen, ob ein mit 2.000 mAh beschrifteter AA-Akku tatsächlich noch ungefähr in diesem Bereich liegt oder bereits deutlich an Kapazität verloren hat.
18650- und 21700-Zellen testen
Bei einzelnen Li-Ion-Rundzellen wie 18650 oder 21700 kann ein geeigneter Zelltester einen kontrollierten Lade- und Entladetest durchführen.
Entscheidend sind:
- passende Zellchemie,
- zulässige Ladeschlussspannung,
- zulässige Entladeschlussspannung,
- geeigneter Entladestrom,
- Temperaturüberwachung.
Ungeschützte Li-Ion-Rundzellen sollten nur mit geeigneter Messtechnik und entsprechenden Fachkenntnissen geprüft werden. Kurzschluss oder falsche Ladeparameter können hohe Ströme und erhebliche Gefahren verursachen.
LiFePO4-Akku: Warum die Spannung wenig über die Kapazität verrät
LiFePO4-Zellen besitzen über einen großen Teil ihres nutzbaren Ladebereichs eine relativ flache Spannungskurve.
Deshalb kann eine kleine Spannungsänderung einem vergleichsweise großen Unterschied im Ladezustand entsprechen.
Eine einzelne Ruhespannungsmessung eignet sich dadurch nur eingeschränkt, um die tatsächliche Restkapazität oder den Gesundheitszustand des Akkus zu bestimmen.
Aussagekräftiger sind:
- BMS-Daten,
- Coulomb Counting innerhalb des Systems,
- kontrollierter Entladetest.
Blei-, AGM- und Gel-Batterie testen
Bei Blei-Batterien kann die Ruhespannung einen brauchbaren Hinweis auf den aktuellen Ladezustand liefern.
Sie beantwortet aber nicht zuverlässig die Frage, wie viele Amperestunden die gealterte Batterie noch tatsächlich abgeben kann.
Eine alte AGM-Batterie kann beispielsweise nach dem Laden eine unauffällige Ruhespannung zeigen und unter Last trotzdem sehr schnell einbrechen.
Für eine Kapazitätsprüfung ist deshalb auch hier ein definierter Entladetest erforderlich.
Bei einer Fahrzeug-Starterbatterie ist neben der Kapazität insbesondere die Fähigkeit zur Abgabe hoher Startströme relevant. Ein Kapazitätstest und ein Starter-/Leitfähigkeitstest beantworten deshalb unterschiedliche Fragen.
E-Bike-Akku Kapazität messen
Ein moderner E-Bike-Akku besteht aus vielen einzelnen Zellen, einem Batteriemanagementsystem und häufig einer herstellerspezifischen Kommunikation.
Deshalb sollte ein E-Bike-Akku nicht für einen selbst gebauten Kapazitätstest geöffnet werden.
Bei entsprechenden Bosch-Systemen kann beispielsweise ein Fachhändler mit einem speziellen CapacityTester den aktuellen Energieinhalt des Akkus bestimmen.
Auch andere Hersteller beziehungsweise Werkstätten verfügen über geeignete Diagnoseverfahren.
Für die Kapazitätsmessung eines geschlossenen E-Bike-Akkus müssen weder Gehäuse noch Zellverbund geöffnet werden. Nutzen Sie geeignete professionelle Mess- beziehungsweise Herstellerdiagnose.
Powerstation-Kapazität messen
Bei einer Powerstation gibt es zwei unterschiedliche Werte:
- die interne Batterieenergie,
- die tatsächlich am Ausgang nutzbare Energie.
Wird beispielsweise ein 230-V-Verbraucher über den Wechselrichter versorgt, entstehen Umwandlungs- und Eigenverbrauchsverluste.
Deshalb wird ein Test am AC-Ausgang normalerweise weniger Energie anzeigen als die nominelle Zellenergie der Powerstation.
Das bedeutet nicht automatisch, dass der Akku defekt ist.
Powerbank mit USB-Messgerät testen
Ein USB-Messgerät kann je nach Modell Spannung, Strom, Leistung und die über die USB-Schnittstelle abgegebene Energie erfassen.
Dabei muss jedoch beachtet werden:
Die auf einer Powerbank angegebenen beispielsweise 10.000 mAh beziehen sich häufig auf die interne Zellspannung.
Am USB-Ausgang liegen dagegen beispielsweise 5 V oder eine höhere ausgehandelte USB-C-Spannung an. Zusätzlich entstehen Verluste bei der Spannungswandlung.
Deshalb sollten Powerbanks vorzugsweise über Wh statt nur über mAh verglichen werden.
Akku-App: Kann das Smartphone die echte Kapazität messen?
Eine App kann nur auf die Daten zugreifen, die das jeweilige Gerät beziehungsweise dessen BMS zur Verfügung stellt.
Je nach Gerät können das beispielsweise sein:
- Ladezustand,
- Spannung,
- Strom,
- Temperatur,
- vom System geschätzte Restkapazität.
Eine beliebige Smartphone-App kann jedoch nicht allein durch Installation die physikalische Ah-Kapazität eines fremden Akkus messen.
Was beeinflusst das Messergebnis?
Selbst ein professioneller Kapazitätstest liefert nur dann einen sinnvoll vergleichbaren Wert, wenn die Testbedingungen bekannt sind.
✓ Temperatur – niedrige beziehungsweise hohe Temperaturen können die nutzbare Kapazität verändern.
✓ Entladestrom – hohe Belastungen können je nach Zellchemie die entnehmbare Kapazität beeinflussen.
✓ Entladeschlussspannung – ein früherer Testabbruch ergibt weniger Ah.
✓ Anfangsladezustand – ein nicht vollständig geladener Akku kann keine vollständige Kapazitätsmessung liefern.
✓ Zellalterung – gealterte Zellen verlieren Kapazität und häufig auch Leistungsfähigkeit.
✓ Messgerät – Genauigkeit und Kalibrierung des Testers beeinflussen das Ergebnis.
Wann gilt ein Akku als verschlissen?
Dafür gibt es keinen universellen Prozentwert für sämtliche Akkus.
Eine bestimmte Restkapazität kann bei:
- einem Smartphone,
- einem E-Bike,
- einem medizinischen Gerät,
- einer USV-Anlage,
- einer Starterbatterie
völlig unterschiedliche Bedeutung haben.
Entscheidend ist: Reicht Laufzeit und Leistung noch für die vorgesehene Anwendung?
Zusätzlich können Hersteller, Wartungspläne oder Sicherheitsanforderungen konkrete Austauschgrenzen vorgeben.
Kapazität allein sagt nicht alles über einen Akku aus
Zwei Akkus können im Entladetest beispielsweise jeweils noch 90 % ihrer Nennkapazität erreichen und sich unter hoher Belastung trotzdem unterschiedlich verhalten.
Für eine vollständige Zustandsbewertung können zusätzlich relevant sein:
- Innenwiderstand,
- Spannungseinbruch unter Last,
- Temperaturentwicklung,
- Zellabweichungen,
- maximale Leistung,
- BMS-Fehlerdaten.
Kapazitätsmessung bei beschädigten Akkus?
Ein beschädigter Akku gehört nicht auf den Kapazitätstester.
Nicht weiter laden oder testen bei:
- Aufblähung,
- starker Verformung,
- beschädigtem Gehäuse,
- austretender Flüssigkeit,
- ungewöhnlicher Erwärmung,
- auffälligem Geruch.
Ein verdächtiger Lithium-Akku sollte nicht durch einen vollständigen Lade-/Entladezyklus zusätzlich belastet werden. Lassen Sie ihn fachgerecht beurteilen beziehungsweise führen Sie ihn einem geeigneten Rücknahmesystem zu.
Welcher Batterietester ist der richtige?
Das hängt davon ab, was tatsächlich gemessen werden soll.
| Tester | Geeignet für | Aussage |
|---|---|---|
| Einfacher Batterietester | AA, AAA, C, D, 9V und ähnliche Zellen | schnelle Spannungs-/Zustandskontrolle |
| Tester mit Innenwiderstand | unterstützte Einzelzellen | Spannung plus zusätzlicher Hinweis auf Leistungszustand |
| Analyse-Ladegerät | je nach Gerät NiMH, Li-Ion, LiFePO4 | kontrollierter Lade-/Entladetest und Ah/mAh |
| Elektronische Last / professioneller Tester | Akkupacks und Labor-/Werkstattanwendungen | definierter Kapazitäts- und Leistungstest |
Wann sollte man die Akku-Kapazität messen?
Eine Kapazitätsprüfung ist besonders sinnvoll, wenn:
- die Laufzeit spürbar kürzer geworden ist,
- ein gebrauchter Akku beurteilt werden soll,
- mehrere Akkus miteinander verglichen werden sollen,
- ein Akkupack gewartet wird,
- vor einem Austausch geklärt werden soll, ob tatsächlich Kapazitätsverlust vorliegt.
Einen funktionierenden Lithium-Akku regelmäßig nur aus Neugier vollständig zu entladen, ist dagegen nicht notwendig. Jeder vollständige Kapazitätstest bedeutet schließlich einen zusätzlichen Energieumsatz.
Häufige Fragen zur Akku-Kapazitätsmessung
Kann ich die Akkukapazität nur mit einem Multimeter messen?
Nein. Ein Multimeter kann Spannung und Strom messen, summiert aber normalerweise nicht automatisch die abgegebenen Amperestunden über einen vollständigen Entladevorgang. Dafür benötigen Sie einen geeigneten Kapazitäts- beziehungsweise Entladetester.
Wie berechnet man die Kapazität in Ah?
Bei konstantem Entladestrom gilt vereinfacht: Strom in Ampere multipliziert mit der Entladezeit in Stunden. 2 A über 2,5 Stunden entsprechen beispielsweise 5 Ah.
Wie berechnet man Wattstunden?
Vereinfacht gilt Wh = V × Ah. Für eine genaue Entlademessung muss die sich während der Entladung verändernde Spannung allerdings über die Zeit berücksichtigt werden.
Kann ich den Gesundheitszustand eines Akkus an der Spannung erkennen?
Nicht zuverlässig. Die Spannung kann Hinweise auf den Ladezustand geben, ersetzt aber keinen Kapazitäts- oder Leistungstest.
Was ist der Unterschied zwischen SoC und SoH?
SoC beschreibt den momentanen Ladezustand. SoH beschreibt den Gesundheitszustand beziehungsweise Alterungsgrad. Ein kapazitätsbasierter SoH kann aus gemessener und ursprünglicher Kapazität berechnet werden.
Wie messe ich die Kapazität eines E-Bike-Akkus?
Bei geschlossenen E-Bike-Systemen sollte eine dafür vorgesehene professionelle Diagnose beziehungsweise ein passender Kapazitätstester verwendet werden. Bosch bietet Fachhändlern beispielsweise einen CapacityTester an.
Kann eine Akku-App die Kapazität exakt bestimmen?
Nur wenn das Gerät beziehungsweise BMS die dafür notwendigen Messdaten bereitstellt. Eine allgemeine Smartphone-App kann nicht ohne entsprechende Hardware jeden beliebigen Akku physikalisch vermessen.
Warum zeigt mein Akku nach dem Laden die richtige Spannung, hält aber trotzdem kaum noch?
Weil Spannung und Kapazität unterschiedliche Größen sind. Ein gealterter Akku kann nach dem Laden seine normale Leerlaufspannung erreichen, unter Last aber schnell einbrechen beziehungsweise nur noch wenig Ah oder Wh abgeben.
Wie oft sollte ich die Kapazität messen?
Dafür gibt es kein allgemeines Intervall. Eine Messung ist sinnvoll, wenn Laufzeit oder Leistung auffällig nachlassen, ein Wartungsplan dies verlangt oder ein Akku vor dem Ersatz objektiv beurteilt werden soll.
Akku schwach? Erst messen – dann ersetzen
Sinkende Laufzeit bedeutet nicht automatisch, dass sofort ein neuer Akku gekauft werden muss.
Ein sauberer Kapazitäts- beziehungsweise Belastungstest kann helfen, zwischen:
- Kapazitätsverlust,
- hohem Innenwiderstand,
- Temperaturproblem,
- Ladegerätfehler,
- erhöhtem Verbrauch des Gerätes
zu unterscheiden.
Passende Ratgeber & Messtechnik
Spannung allein verrät nicht, wie viel Energie ein Akku tatsächlich noch speichern und abgeben kann. Mit einem geeigneten Kapazitäts- oder Batterietester lässt sich der Zustand objektiver beurteilen – und Sie wissen, ob der vorhandene Akku weiter genutzt werden kann oder ein Ersatz sinnvoll ist.
Batterietester entdecken Ersatzakku findenKapazitätstests müssen immer mit zur Zellchemie, Spannung und Leistung passenden Messgeräten durchgeführt werden. Entladestrom, Endspannung, Temperatur und Herstellerangaben beeinflussen das Messergebnis. Hochenergie-Akkupacks sollten nicht geöffnet oder mit improvisierten Lasten geprüft werden.
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