Jede Art von Messung weist eine gewisse Ungenauigkeit auf. Um einen Eindruck zu vermitteln, wie genau die von mir gemessenen Werte sind, ist an dieser Stelle zusammengefasst, welche Genauigkeit man etwa erwarten kann. Das ist recht wichtig zur Interpretation der Ergebnisse.
Vorneweg vielleicht: ich bin kein Experte auf diesem Gebiet. Diese kleine Zusammenstellung wird daher wahrscheinlich wissenschaftlichen Ansprüchen nur unzureichend gerecht. Trotzdem denke ich, dass eine ungefähre Abschätzung, mit welchen Ungenauigkeiten man bei meinen Messungen rechnen kann, mit dem folgenden Ausführungen möglich ist. Für Hinweise und Anregungen von mit der Materie vertrauten Lesern bin ich aber natürlich jederzeit dankbar.

Kapazitätsmessung

Die Kapazität von Akkus messe ich durch entladen mit einem konstanten Strom, der durch eine Konstantstromsenke geregelt wird (sprich auch bei sinkender Akkuspannung wird der Entladestrom konstant gehalten). Entladen wird der Akku dann, bis eine Zellenspannung von 1 V erreicht ist. Gemessen wird der eingestellte Entladestrom über einem Messwiderstand im Stromkreis.

Messwiderstand: verwendet wird ein 0,1 Ohm Präzisionswiderstand mit einer Toleranz von +-0,5%.

Spannungsmessung über Messwiderstand: Das verwendete Messgerät (Uni-T UT58E) besitzt für den verwendeten Messbereich (200,00 mV bei Entladeströmen bis 2 A) eine Toleranz von +-0,05% vom Messwert zuzüglich 3 Digit (= 0,03 mV)

Detektion der Entladeschlussspannung: Auch das Messgerät zur Messung der Entladespannung besitzt natürlich eine Toleranz. Wird nicht genau bei 1 V Zellenspannung gestoppt, wird also auch die Kapazitätsmessung ungenau. Allerdings fällt gegen Ende der Entladung die Zellenspannung sehr steil ab. Da die Messung der Entladespannung mit einer Genauigkeit von 0,5% erfolgt, ist die daraus resultierende Ungenauigkeit auf die Kapazitätsmessung wesentlich kleiner. Sie dürfte deutlich unter 0,1% liegen und damit vernachlässigbar sein.

Zeitmessung: Die Ungenauigkeit der Zeitmessung dürfte um Größenordnungen unter allen anderen Abweichungen liegen, also vernachlässigbar sein.

Temperatureinfluss: Auch die Temperatur hat eine gewisse Auswirkung auf die Kapazität, besonders wenn die Temperaturen Richtung Gefrierpunkt und darunter gehen. Optimal wäre es, z.B. immer bei konstant 20°C zu entladen. Solche Laborbedingungen stelle ich nicht her, aber zumindest sorge ich für mindestens angenehme Zimmertemperatur und messe nicht im Hochsommer. Also immer bei ca. 18-25°C. Die Ungenauigkeit die daraus entsteht, kenne ich leider nicht. Ich vermute zwar, dass das vernachlässigbar ist, Quellen oder eigene Versuche dafür wären aber mal eine Überlegung wert.

Gesamtfehler Kapazitätsmessung: Alles zusammen ergibt das also eine Ungenauigkeit von etwa +-0,55% zuzüglich einem Digitalisierungsfehler, dessen prozentuale Auswirkung abhängig vom Entladestrom ist. Hier ein paar Beispiele für die Ungenauigkeit der Kapazitätsmessung bei verschiedenen Entladeströmen:

1000 mA: +-(0,55% + 0,03%) = +- 0,58%
500 mA: +-(0,55% + 0,06%) = +- 0,61%
250 mA: +-(0,55% + 0,12%) = +- 0,67%
100 mA: +-(0,55% + 0,3%) = +- 0,85%
50 mA: +-(0,55% + 0,6%) = +- 1,15%

Je kleiner der Entladestrom, desto ungenauer wird also die Messung. Selbst bei recht kleinen Entladeströmen dürfte die Messabweichung aber unter 1% bleiben.

Was bedeutet das jetzt? Ein Beispiel:

Ein AA-Akku, für den eine Kapazität von 2000 mAh bei 500 mA Entladestrom gemessen wurde, hat mit diesen Toleranzen eine Kapazität von 2000 mAh +- 12 mAh, die Kapazität liegt also irgendwo zwischen 1988 mAh und 2012 mAh.
Wenn jetzt also Akkusorte z.B. laut Messung eine Kapazität von 2010 mAh hat und die andere eine von 2020 mAh, dann lautet der Schluss nicht, dass die eine minimal besser ist, sondern dass die Kapazität etwa gleich ist, weil die Abweichungen innerhalb der Messtoleranz liegen…

Spannungsmessung

Der zweite Messwert den ich zum Testen von Akkus aufnehme, ist die Entladekurve, also der Spannungsverlauf bei der Entladung bei verschiedenen Entladeströmen. Folgende Ungenauigkeiten können hier auftreten:

Spannungsabfall über Kontakten: Da selbst bei guten Kontakten gerade bei hohen Entladeströmen schon ein Spannungsabfall von einigen Millivolt über diesen entstehen kann, messe ich direkt an den Kontakten des Akkus. Fehler sollten an dieser Stelle daher nicht mehr auftreten
Messgerät: Die Genauigkeit des verwendeten Messgeräts im relevanten Messbereich beträgt +-0,5% + 1 Digit. Da die mittlere Entladespannung von Akkus etwa im Bereich von 1,2 V liegt, macht das: +-(6 mV + 1 mV) = +- 7 mV

Temperatureinfluss: Wie bei der Kapazitätsmessung gilt hier: ich messe zwischen etwa 18-25°C. Meine Vermutung ist, dass der Einfluss auf den Spannungsabfall vernachlässigbar ist. Tests dazu wären angebracht.

Gesamtfehler der Spannungsmessung: dürfte damit etwa der Toleranz des Messgerätes entsprechen, sprich etwa +- 7 mV was etwa +-0,6% entspricht

Selbstentladung

Beim Messen der Selbstentladung wird bestimmt, welcher Prozentsatz der Anfangsladung eines Akkus nach einer bestimmten Lagerzeit verloren gegangen ist. Folgende Ungenauigkeiten können dabei auftreten:

Messung der Anfangskapazität: Bereits die Messung der Anfangskapazität (s.o.) weist einen Fehler von rund +-0,7%, je nach Bedingungen auf

Messung der verbleibenden Kapazität: hier kommt der gleiche Fehler, rund +-0,7%, noch einmal dazu

Da allerdings immer das gleiche Messequipment verwendet wird, gleichen sich die systematischen Fehler bei den zwei nötigen Messungen jedoch aus.

Temperatureinfluss: Der Einfluss der Temperatur auf die Selbstentladung ist recht groß. Als Faustregel wird oft genannt, dass sich die Selbstentladung bei 10°C Temperaturerhöhung verdoppelt. Ich achte daher auf die Vermeidung von Extremtemperaturen (sprich möglichst 18-25°C). Trotz allem dürfte die entstehende Ungenauigkeit nicht vernachlässigbar sein.

Gesamtfehler der Selbstentladungsmessung: Vor allem der Temperatureinfluss dürfte hier entscheidend sein. Da die Akkus nicht unter Laborbedingungen bei exakt konstanter Temperatur gelagert werden, dürften die Messabweichungen recht groß sein. Um ungefähre Tendenzen zu erkennen, sollte die Genauigkeit jedoch ausreichen.