Viele Heimwerker und Elektronik‑Interessierte sind sich unsicher, was Spannung genau bedeutet. Häufig werden Spannung und Kapazität (Ah) verwechselt. Andere stehen vor falschen Messergebnissen, weil sie nur die Ruhespannung ohne Belastung messen. Oder sie kennen nicht den Unterschied zwischen einer einzelnen Zelle und einem Batteriepacks aus Reihen‑ und Parallelschaltung.
Dieser Artikel hilft dir, das klar zu machen. Du lernst, was Spannung technisch bedeutet. Du erfährst, wie du mit einem Multimeter richtig misst. Du bekommst einfache Tests erklärt, die zwischen einer noch brauchbaren Batterie und einer defekten Batterie unterscheiden. Außerdem zeige ich dir typische Fehler und wie du sie vermeidest. Am Ende kannst du besser einschätzen, ob ein Akku ersetzt werden muss oder ob nur nachgeladen werden sollte. So sparst du Zeit und Geld und triffst sichere Entscheidungen beim Reparieren und Basteln.
Grundlagen: Was bedeutet Spannung bei Batterien?
Was ist Spannung?
Spannung ist die elektrische Kraft, die Elektronen zwischen zwei Polen bewegt. Sie wird in Volt (V) gemessen. Eine Batterie liefert eine bestimmte Spannung. Diese Spannung bestimmt, ob ein Gerät läuft oder nicht.
Nennspannung, Ruhespannung und Lastspannung
Nennspannung ist der typische Wert, den ein Batteriehersteller angibt. Er gibt die grobe Erwartung im Betrieb wieder.
Ruhespannung oder Open‑Circuit‑Voltage (OCV) ist die Spannung ohne angeschlossene Last. Du misst sie, wenn kein Verbraucher verbunden ist.
Lastspannung ist die Spannung unter tatsächlicher Belastung. Sie ist meist niedriger als die Ruhespannung. Der Unterschied entsteht wegen des Innenwiderstands der Batterie. Formel kurz: Lastspannung = Ruhespannung minus Strom mal Innenwiderstand.
Wie die Zellchemie die Spannung bestimmt
Die chemische Zusammensetzung einer Zelle legt die Nennspannung fest. Beispiele: Alkali‑Zellen liefern etwa 1,5 V pro Zelle. NiMH und NiCd haben rund 1,2 V pro Zelle. Li‑Ion‑Zellen liegen bei etwa 3,6 bis 3,7 V nominal. Bleibatterien bestehen aus sechs Zellen mit jeweils rund 2 V. Die Zellchemie beeinflusst auch Ladeverhalten, maximale Spannung und Entladeschluss.
Zusammenhang zu Kapazität und Innenwiderstand
Kapazität, angegeben in Amperestunden (Ah), beschreibt die Energiemenge, die eine Batterie liefern kann. Spannung und Kapazität sind verschiedene Größen. Zwei Batterien können dieselbe Spannung haben, aber sehr unterschiedliche Kapazitäten.
Der Innenwiderstand bestimmt, wie stark die Spannung bei Belastung einbricht. Hoher Innenwiderstand führt zu großem Spannungsabfall und schlechter Leistungsabgabe. Innenwiderstand steigt mit Alter und bei tiefen Temperaturen.
Typische Werte für gängige Batterietypen
- AA (Alkali): Nennspannung 1,5 V. Ruhespannung frisch knapp 1,6 V. Unter Last fällt die Spannung stärker ab als bei NiMH.
- AA (NiMH): Nennspannung 1,2 V. Gute Belastbarkeit. Ruhespannung nahe 1,2 V.
- 9V-Block: Nennspannung 9 V. Viele Alkali‑9V bestehen aus sechs 1,5‑V‑Zellen. Wiederaufladbare 9‑V sind meist rund 8,4 V (NiMH).
- Blei (Starterbatterie): Nennspannung 12 V. Ruhespannung voll geladen etwa 12,6 bis 12,8 V. Lichtmaschine lädt meist mit 13,7 bis 14,4 V.
- Li‑Ion einzelne Zelle: Nennspannung 3,6 bis 3,7 V. Voll geladen etwa 4,2 V. Entladeschluss oft 3,0 V oder etwas darunter.
Diese Grundlagen helfen dir, Messergebnisse einzuschätzen. Im nächsten Abschnitt zeige ich dir, wie du mit einem Multimeter richtig misst und typische Fehlinterpretationen vermeidest.
Praktische Anleitung: Spannung messen und bewerten
Bevor du misst, überlege kurz, was du wissen willst. Willst du nur sehen, ob die Batterie geladen ist? Oder willst du wissen, ob sie unter Last noch Leistung bringt? Für schnelle Kontrollen reicht ein Multimeter. Für aussagekräftige Prüfungen brauchst du Belastungstests oder einen Batterietester. Die folgenden Methoden helfen dir, die richtige Entscheidung zu treffen.
Vergleich gängiger Messmethoden
| Methode | Messprinzip | Vor- und Nachteile | Typische Messwerte / Einsatzfall |
|---|---|---|---|
| Ruhespannung mit Multimeter | Spannung messen ohne angeschlossene Last. Einfaches digitales Voltmeter an die Pole halten. | + Schnell und billig. – Gibt keine Auskunft über Leistung unter Last. Ruhespannung kann durch Oberflächeinflüsse verfälscht sein. | AA frisch ~1,5 V; NiMH ~1,2 V; Li‑Ion Zelle voll ~4,2 V; 12‑V Blei voll ~12,6 V. Gut für schnelle Ersteinschätzung. |
| Messung unter Last (Lastwiderstand, Glühlampe) | Fest definierte Last anschließen und Spannung während Entnahme messen. Bei KFZ oft kurzer starker Lasttest. | + Zeigt echtes Verhalten unter Belastung. – Belastung kann Batterie erwärmen. Benötigt geeignetes Lastglied und Sicherheitsvorkehrungen. | AA: Spannungsabfall bei hohem Strom sichtbar. Starterbatterie: spez. Load‑Tester erzeugt mehrere hundert Ampere für Sekunden zur CCA‑Prüfung. |
| Batterieanalysator / Leitfähigkeitsmesser | Misst Innenwiderstand oder Leitfähigkeit. Gerät schätzt Zustand und Restkapazität. | + Schnell und aussagekräftig bei Starterbatterien. – Teurer als Multimeter. Ergebnisse hängen vom Batterietyp ab. | Breiter Einsatz bei 12‑V Starterbatterien und Akkubänken. Nützlich in Werkstatt und bei Fahrzeugdiagnose. |
| Kapazitäts‑/Entladetest (Konstanter Strom) | Entladen mit definiertem Strom bis zur Absetzspannung. Gemessene Ah ergibt echte Kapazität. | + Sehr genau. Liefert echte Kapazitätswerte. – Zeitaufwändig. Benötigt Lade-/Entladegerät oder Testgerät. | Ideal für Akkupacks, NiMH und Li‑Ion‑Zellen. Einsatz bei Restaurationen und genauen Diagnosefällen. |
Praktische Empfehlung
Für schnelle Checks nimm ein Multimeter und prüfe die Ruhespannung. Wenn ein Auto nicht anspringt, mache einen Lasttest oder nutze einen Batterieanalysator. Bei Unsicherheit über die Kapazität führe einen vollständigen Entladetest durch. Achte immer auf Sicherheit. Trage Schutzbrille. Vermeide Kurzschlüsse. Arbeite bei Bleiakkus in gut belüfteten Räumen.
Häufige Fragen zur Batteriespannung
Was sagt die Spannung über den Ladezustand aus?
Die Spannung gibt einen ersten Hinweis auf den Ladezustand. Eine hohe Ruhespannung deutet meist auf mehr Ladung hin. Sie ist aber nur ein grober Indikator. Für eine verlässliche Aussage brauchst du zusätzlich einen Lasttest oder eine Kapazitätsmessung.
Kann eine Batterie mit normaler Spannung trotzdem schwach sein?
Ja, das ist möglich. Eine Batterie kann außen normal messen und trotzdem einen hohen Innenwiderstand haben. Dann bricht die Spannung unter Last stark ein. In solchen Fällen hilft ein Belastungstest oder ein Kapazitätstest.
Wann ist eine Batterie endgültig entladen?
Das hängt von der Zellchemie ab. Bei Li‑Ion‑Zellen liegt die Entladeschluss‑Spannung oft um 3,0 V pro Zelle. Bei NiMH sind es rund 1,0 V pro Zelle. Bei 12‑V Bleiakkus gilt in der Praxis etwa 10,5 V als kritische Untergrenze, aber Herstellerangaben beachten.
Wie messe ich Spannung richtig?
Stelle ein digitales Multimeter auf Gleichspannung. Messe direkt an den Batteriepolen mit sauberem Kontakt. Für zuverlässige Werte musst du zwischen Ruhespannung und Lastspannung unterscheiden. Warte ein paar Minuten nach Laden oder Belastung, damit sich die Spannung stabilisiert.
Warum sinkt die Spannung unter Belastung so stark?
Das liegt am Innenwiderstand der Batterie. Fließt Strom, fällt über diesem Widerstand Spannung ab nach der Formel V = I × R. Bei erhöhtem Innenwiderstand oder hohem Strom ist der Einbruch größer. Alter, Temperatur und Zellzustand erhöhen den Innenwiderstand.
Glossar: Wichtige Begriffe zur Batteriespannung
Spannung (Volt)
Spannung ist die elektrische Potenzialdifferenz zwischen zwei Polen einer Batterie. Sie wird in Volt (V) gemessen. Je höher die Spannung, desto größer die treibende Kraft für den Stromfluss.
Ruhespannung / OCV
Die Ruhespannung ist die Spannung, die du misst, wenn keine Last anliegt. Sie wird auch Open‑Circuit‑Voltage genannt. Die Ruhespannung gibt einen groben Hinweis auf den Ladezustand, aber nicht auf das Verhalten unter Belastung.
Lastspannung
Lastspannung ist die Spannung während der Entnahme von Strom. Sie liegt meist unter der Ruhespannung. Der Unterschied zeigt den Spannungsabfall durch den Innenwiderstand.
Nennspannung
Nennspannung ist der vom Hersteller angegebene Standardwert der Batterie. Sie dient als Orientierung beim Austausch und bei der Geräteauslegung. Die tatsächliche Spannung kann im Betrieb leicht abweichen.
Kapazität (Ah)
Kapazität beschreibt die Energiemenge, die eine Batterie speichern kann. Sie wird in Amperestunden (Ah) angegeben. Eine höhere Kapazität bedeutet längere Laufzeit bei gleichem Stromverbrauch.
Innenwiderstand
Der Innenwiderstand ist der elektrische Widerstand innerhalb der Batterie. Er verursacht einen Spannungsabfall, wenn Strom fließt. Ein hoher Innenwiderstand führt zu starkem Spannungseinbruch und schlechter Leistungsabgabe.
Ladezustand (SoC)
Der Ladezustand, auf Englisch State of Charge (SoC), zeigt, wie voll die Batterie ist. Er wird oft in Prozent angegeben. SoC lässt sich grob aus der Spannung schätzen, genauer jedoch mit speziellen Messverfahren.
Tiefentladung
Tiefentladung bedeutet, dass eine Batterie unter ihre sichere Entladeschluss-Spannung fällt. Das kann Zellen dauerhaft schädigen oder die Kapazität reduzieren. Schutzschaltungen und Ladegeräte verhindern in der Regel Tiefentladung.
Zellenspannung / Zellchemie
Zellenspannung bezeichnet die Spannung einer einzelnen Zelle. Die Zellchemie bestimmt diese Spannung und das Lade- sowie Entladeverhalten. Typische Chemien sind Alkali, NiMH, Li-Ion und Blei.
Schritt für Schritt: Spannung mit einem digitalen Multimeter messen
- Vorbereiten des Messgeräts Stelle sicher, dass du ein digitales Multimeter hast, das für die zu messende Spannung geeignet ist. Wähle den Gleichspannungsbereich (DC, V mit durchgezogener Linie). Bei Auto‑ oder Akkuspannungen achte auf die maximale Messspannung des Geräts. Prüfe, ob die Messleitungen intakt und die Sicherungen im Multimeter in Ordnung sind.
- Passive Sicherheitsausrüstung Trage Schutzbrille und bei Bedarf isolierende Handschuhe. Arbeite bei Bleiakkus in gut belüfteten Räumen. Vermeide Schmuck und Metallgegenstände an den Händen.
- Richtigen Messbereich wählen Wenn dein Multimeter manuell gerichtet ist, stelle einen Bereich, der über der erwarteten Spannung liegt. Bei einer 12‑V Batterie wähle 20 V DC. Auto‑Spannungen und Ladewerte können bis 15 V erreichen. Bei Zellen im Voltbereich reicht 2 V oder 20 V.
- Messe die Ruhespannung Trenne die Batterie idealerweise für eine Minute vom Verbraucher. Halte die rote Messspitze an den Pluspol und die schwarze an den Minuspol. Lies den Wert ab. Dies ist die Open‑Circuit‑Voltage und gibt eine erste Einschätzung.
- Polung beachten Verbinde Rot mit Plus und Schwarz mit Minus. Zeigt das Multimeter einen negativen Wert, sind die Leitungen vertauscht. Das ist meist harmlos. Drehe die Leitungen nicht bei Funken oder nassen Händen.
- Messung unter Last Um echtes Verhalten zu prüfen, erzeugst du eine definierte Last. Nutze einen geeigneten Widerstand, eine Glühlampe oder einen Lastprüfer. Schließe die Last an und messe die Spannung während des Belastungszeitraums. Vergleiche Ruhespannung und Lastspannung.
- Last berechnen und Leistung prüfen Achte darauf, dass der Widerstand und die Leistung dem Batterietyp entsprechen. Berechne Leistung mit P = U × I. Bei Unsicherheit nutze fertige Lasttester. Eine zu hohe Last kann die Batterie erwärmen oder beschädigen.
- Messung bei Fahrzeugen Messe die Batterie bei ausgeschaltetem Motor für Ruhespannung. Starte den Motor und messe wieder, um die Ladespannung der Lichtmaschine zu prüfen. Typische Ladespannung liegt bei 13,7 bis 14,4 V.
- Typische Interpretation Beispiele: 12,6 bis 12,8 V bedeutet bei einer 12‑V Bleibatterie geladen. 12,2 V zeigt mittleren Ladezustand. Unter 11,9 V ist sie stark entladen. Bei Li‑Ion: voll ~4,2 V, entladen ~3,0 V. Werte sind Richtwerte. Herstellerangaben beachten.
- Häufige Fehler vermeiden Messe nicht im AC‑Modus. Halte die Spitzen sauber und festen Kontakt. Messe nicht direkt nach Laden oder nach starker Belastung. Warte 10 bis 30 Minuten, damit sich die Spannung stabilisiert. Vermeide Kurzschlüsse mit den Messspitzen.
- Dokumentation Notiere Ruhespannung, Lastspannung, Dauer der Last und Temperatur. So kannst du Messungen vergleichen und Alterungsprozesse erkennen.
- Besondere Warnungen Bei hohen Strömen besteht Brand‑ und Explosionsgefahr. Öffne Bleiakkus nicht. Trenne keine Batterie von elektrischen Systemen im Fahrzeug, wenn du dir unsicher bist. Bei Unsicherheit einen Fachmann hinzuziehen.
Mit dieser Anleitung misst du sicher die Spannung und bewertest die Ergebnisse richtig. Bei Bedarf ergänze die Messung mit einem Innenwiderstands‑ oder Kapazitätstest für eine genauere Diagnose.
Fehlerbehebung: Wenn Messwerte überraschen
Unerwartete Spannungswerte können viele Ursachen haben. Manchmal liegt es nur am Messgerät. Manchmal ist die Batterie selbst das Problem. Die folgende Tabelle hilft dir, typische Probleme schnell einzuordnen und praktische Schritte zur Lösung zu finden.
| Problem | Wahrscheinliche Ursache | Praktische Lösung / Vorgehensweise |
|---|---|---|
| Anzeige 0 V oder gar nichts | Multimeter falsch eingestellt. Defekte Messleitungen. Batterie vollständig kurzgeschlossen oder intern beschädigt. | Prüfe den Messbereich und stelle auf DC‑V. Tausche die Messleitungen oder teste sie an einer bekannten Spannungsquelle. Wenn alles in Ordnung ist, Batterie vorsichtig auf Beschädigung prüfen und ersetzen. |
| Negativer Wert auf dem Display | Polung der Messleitungen vertauscht. | Leitungen korrekt anschließen: Rot an Plus, Schwarz an Minus. Kein Schaden, wenn du nur die Polung korrigierst. |
| Ruhespannung normal, Gerät fällt aber aus | Hoher Innenwiderstand oder Kapazitätsverlust. Batterie kann bei Last nicht genügend Strom liefern. | Führe einen Lasttest durch oder messe die Lastspannung. Wenn die Spannung stark einbricht, Batterie ersetzen oder Kapazitätstest durchführen. |
| Spannung fällt stark bei Belastung | Alter, Sulfatierung (bei Blei) oder interne Schäden erhöhen den Innenwiderstand. | Lastwiderstand mit bekanntem Strom verwenden und Spannungsabfall messen. Bei Starterbatterien einen Batterieanalysator oder CCA‑Test nutzen. Batterie ersetzen, wenn Einbruch groß ist. |
| Anzeige schwankt oder ist unruhig | Wackelkontakt an den Polen. Korrosion. Unsicherer Kontakt der Messspitzen. | Polkontakte reinigen und trocken wischen. Messergebnisse mit fester Verbindung wiederholen. Gegebenenfalls Batterieklemmen nachziehen oder ersetzen. |
Wenn nach diesen Schritten noch Unsicherheit besteht, dokumentiere die Messwerte und konsultiere einen Fachmann. Bei Bleiakkus immer auf Belüftung achten und bei beschädigten Zellen Vorsicht walten lassen.
Sicherheits- und Warnhinweise beim Umgang mit Batterien
Wichtigste Risiken
Beim Messen und Arbeiten mit Batterien gibt es mehrere Gefahren. Kurzschlüsse können Funken und Hitze erzeugen. Bei Bleiakkus entsteht beim Laden Wasserstoff. Dieser kann sich entzünden. Beschädigte Lithium‑Zellen können sehr heiß werden, Rauch entwickeln oder explodieren.
Konkrete Schutzmaßnahmen
Trage immer eine Schutzbrille. Nutze isolierte Zangen und Werkzeuge. Entferne Ringe und andere Metallgegenstände von den Händen. Arbeite in gut belüfteten Räumen, wenn du an Bleiakkus prüfst oder lädst. Stelle das Multimeter auf den passenden Gleichspannungsbereich ein und kontrolliere, ob die Messleitungen intakt sind. Verwende bei Bedarf isolierende Handschuhe.
Verhalten bei Messungen
Schließe die rote Messspitze an Plus und die schwarze an Minus an. Messe Spannung immer im Spannungsmodus. Schalte das Multimeter nicht in den Strommessmodus, wenn du die Spannung messen willst. Das kann zu einem internen Kurzschluss im Messgerät führen. Bei Messungen unter Last achte auf feste Verbindungen und vermeide Funken.
Deutliche Warnungen
Keine Batterien öffnen oder zerlegen. Besonders Lithium‑Ionen und verschlossene Akkus nie aufbohren. Bei sichtbaren Schäden, Auslaufen oder starkem Erwärmen: Abstand halten und fachgerecht entsorgen. Bei Arbeiten an Fahrzeugbatterien empfehle ich, die Zündung auszuschalten und sensible Steuergeräte zu schützen. Bei Unsicherheit suche eine Fachwerkstatt auf.