Ein Lithium-Ionen-Akku sieht nach drei Jahren im Lagerbetrieb genauso aus wie am ersten Tag – nur hält er die Schicht nicht mehr durch. Die Ladeanzeige meldet weiterhin brav 100 %, aber der Elektro-Hubwagen steht mittags an der Ladestation statt an der Rampe. Genau hier liegt das Problem: Ladezustand und Kapazität sind zwei völlig verschiedene Dinge, und nur eine echte Messung zeigt, wie viel Energie ein Akku tatsächlich noch speichert.
Dieser Guide zeigt Ihnen, wie Sie die Akku-Kapazität messen – von der schnellen Abschätzung über das Batteriemanagementsystem bis zum normgerechten Entladetest. Sie erfahren, welche Geräte welche Genauigkeit liefern, wie Sie den Zustandswert (State of Health) korrekt berechnen, ab welchem Wert ein Austausch fällig ist und welche Sicherheitsregeln beim Messen zwingend gelten.
Kapazität, Ladezustand, Energieinhalt: was Sie wirklich messen
Bevor Sie ein Messgerät anschließen, muss klar sein, welche Größe Sie überhaupt suchen. In der Praxis werden vier Begriffe ständig verwechselt – und jede Verwechslung führt zu einer Fehlinterpretation des Messergebnisses.
Kapazität (Ah / mAh): die Ladungsmenge, die der Akku von „voll“ bis zur Entladeschlussspannung abgeben kann. Das ist der Verschleißindikator.
Energieinhalt (Wh / kWh): Kapazität multipliziert mit der mittleren Spannung. Nur dieser Wert ist zwischen Akkus unterschiedlicher Spannung vergleichbar.
Ladezustand (SoC, %): der aktuelle Füllstand – die „Tankuhr“. Sagt nichts über den Zustand aus.
Zustand (SoH, %): gemessene Kapazität im Verhältnis zur Nennkapazität. Das ist die Antwort auf „Wie alt ist mein Akku wirklich?“
Der entscheidende Punkt: Ein voller Akku ist nicht automatisch ein gesunder Akku. Ein Gerät, das nach drei Jahren nur noch 70 % seiner Nennkapazität hat, zeigt trotzdem SoC 100 %, wenn es fertig geladen ist – es ist eben nur ein kleinerer Tank, der vollständig gefüllt wurde. Deshalb ist jede Beurteilung über die Ladeanzeige wertlos.
Warum die Spannungsmessung mit dem Multimeter nicht ausreicht
Der häufigste Kurzschluss im Wortsinn: Multimeter an die Pole, Spannung ablesen, Zustand bewerten. Das funktioniert bei Lithium-Ionen-Zellen schlecht, weil die Entladekurve über weite Bereiche extrem flach verläuft. Eine LFP-Zelle (Lithium-Eisenphosphat, wie sie in vielen Flurförderzeugen steckt) liegt zwischen 20 % und 90 % Ladezustand fast konstant bei rund 3,2 bis 3,3 Volt. Eine Spannungsdifferenz von 30 Millivolt kann 40 Prozentpunkte Ladezustand bedeuten – oder Messrauschen.
Ein Multimeter ist trotzdem nicht nutzlos: Es zeigt zuverlässig, ob überhaupt Spannung anliegt, deckt tiefentladene Zellen auf und macht bei zugänglichen Einzelzellen Spannungsdifferenzen innerhalb eines Packs sichtbar. Für die Kapazität selbst braucht es aber ein Verfahren, das Strom über Zeit integriert.
- Spannung = Kapazität – der Klassiker. Die flache Entladekurve macht Rückschlüsse von der Ruhespannung auf die Kapazität praktisch unmöglich.
- Messung direkt nach dem Laden – die Oberflächenladung täuscht eine zu hohe Spannung vor. Vor jeder Spannungsmessung mindestens 1–2 Stunden Ruhezeit einplanen.
- mAh mit Wh gleichsetzen – zwei Akkus mit je 10 Ah, aber 24 V und 48 V, unterscheiden sich im nutzbaren Energieinhalt um den Faktor zwei.
- Messwerte ohne Temperaturangabe protokollieren – ein bei 5 °C gemessener Wert ist mit einem bei 25 °C gemessenen Wert nicht vergleichbar.
Diese vier Verfahren stehen zur Auswahl
Es gibt nicht „die eine“ Messmethode. Welches Verfahren passt, hängt davon ab, wie genau das Ergebnis sein muss, wie viel Zeit der Akku dafür stillstehen darf und ob das Batteriemanagementsystem (BMS) auslesbar ist. Grob unterscheidet man zwischen Verfahren, die den Akku aktiv laden und entladen, und solchen, die ihn nur beobachten oder mit einem Prüfsignal beaufschlagen.
Der Akku wird voll geladen und mit definiertem Strom bis zur Entladeschlussspannung entladen. Die abgegebene Ladung ist die reale Kapazität. Referenzverfahren – langsam, aber genau.
Das eingebaute Batteriemanagementsystem liefert SoH, Zyklenzahl und Zelldaten über CAN-Bus, Bluetooth oder Herstellersoftware. Sekundenschnell, aber nur so gut wie die letzte Kalibrierung.
Ein Wechselstromsignal ermittelt den Innenwiderstand. Dauert Sekunden und deckt Alterung und Zellfehler auf – schätzt die Kapazität aber nur indirekt.
Dauerhaft installierter Energiezähler, der jede Amperestunde im laufenden Betrieb bilanziert. Liefert Trends über Monate, ohne den Betrieb zu unterbrechen.
Entladetest: das Referenzverfahren
Beim Entladetest wird die physikalisch gesuchte Größe direkt gemessen: Ladung ist Strom mal Zeit. Ein elektronisches Lade-/Entladegerät zieht einen konstanten Strom, misst die Zeit bis zur Entladeschlussspannung und integriert daraus die Amperestunden. Üblich ist eine Entladung mit 0,2 C oder 0,5 C – also mit einem Fünftel bzw. der Hälfte der Nennkapazität als Strom. Ein 100-Ah-Akku wird bei 0,2 C mit 20 Ampere entladen und braucht dafür rechnerisch fünf Stunden.
Die C-Rate ist keine Formalie: Höhere Entladeströme erzeugen mehr Spannungsabfall am Innenwiderstand, die Entladeschlussspannung wird früher erreicht, und die gemessene Kapazität fällt niedriger aus. Wer im ersten Jahr mit 0,2 C misst und im dritten mit 0,5 C, misst eine Alterung, die es so nicht gibt. Testbedingungen einmal festlegen und dann konsequent beibehalten – das ist wichtiger als der absolute Wert.
BMS-Daten: schnell, aber mit Vorbehalt
Jeder professionelle Lithium-Ionen-Akku hat ein BMS, das Zellspannungen, Temperaturen, Ströme und Zyklen überwacht. Viele Systeme geben einen SoH-Wert direkt aus – bei Flurförderzeugen meist über CAN-Bus oder das Display des Geräts, bei kleineren Packs oft per Bluetooth-App.
Der Haken: Der SoH-Wert des BMS ist in der Regel kein frisch gemessener, sondern ein geschätzter Wert. Er beruht auf einem Modell, das aus Zyklenzahl, Ladungsbilanz und Spannungsverläufen hochrechnet. Wird der Akku über Monate nur zwischen 40 % und 70 % bewegt, driftet die Schätzung ab, weil dem Algorithmus die Referenzpunkte am oberen und unteren Ende fehlen. Ein vollständiger Lade-Entlade-Zyklus kalibriert die Schätzung wieder ein.
Der Innenwiderstand steigt über die Lebensdauer typischerweise deutlich an, bevor die Kapazität spürbar einbricht. Wer den Wert regelmäßig protokolliert, erkennt Alterung früher als über die Kapazität allein. Aussagekräftig ist dabei nicht der Absolutwert, sondern die Veränderung gegenüber der Erstmessung im Neuzustand.
Welches Verfahren für welchen Zweck?
Die folgende Übersicht ordnet die Verfahren nach Genauigkeit, Zeitaufwand und typischem Einsatzfeld. Für die meisten Betriebe ist die Kombination aus regelmäßigem BMS-Auslesen und einem jährlichen Entladetest an kritischen Akkus die wirtschaftlichste Lösung.
| Verfahren | Genauigkeit | Zeitaufwand | Geeignet für |
|---|---|---|---|
| Multimeter (Spannung) Ruhespannung an den Polen. |
✗ Keine Kapazitätsaussage | Sekunden | Erste Sichtprüfung, Tiefentladung erkennen |
| BMS-Auslesen CAN-Bus, App oder Herstellersoftware. |
Mittel – modellbasierte Schätzung, driftet ohne Vollzyklen | Minuten | Regelmäßiges Flottenmonitoring |
| Batteriecomputer / Shunt Permanent installierte Ah-Bilanz. |
Mittel bis hoch im Trendverlauf | Läuft mit | Dauerüberwachung ohne Stillstand |
| Impedanz-/Innenwiderstandstest Wechselstrom-Prüfsignal. |
Indirekt – gut für Alterungstrend und Zellfehler | Sekunden bis Minuten | Schnelle Vorselektion vieler Akkus |
| Entladetest Definierter Konstantstrom bis Entladeschluss. |
✓ Höchste – misst die reale Ah | Mehrere Stunden bis 1 Tag | Abnahme, Gewährleistung, Restwert |
| Prüfstand / Labor Klimatisiert, kalibriert, dokumentiert. |
✓ Referenzqualität | Tage, extern | Streitfälle, Gutachten, Zertifizierung |
Für die Messung selbst brauchen Sie neben dem eigentlichen Prüfgerät eine geeignete Umgebung: einen Arbeitsplatz mit stabiler Temperatur, eine feuerfeste Unterlage und – wenn Akkus über Nacht getestet oder danach zwischengelagert werden – einen geeigneten Lagerschrank.
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Entladetest in acht Schritten durchführen
Diese Anleitung beschreibt den vollständigen Kapazitätstest an einem Lithium-Ionen-Akku mit einem professionellen Lade-/Entladegerät. Sie setzt voraus, dass Sie das Datenblatt des Akkus vorliegen haben – ohne Nennkapazität, Entladeschlussspannung und zulässige Ströme darf der Test nicht starten.
- 1Datenblatt auswertenNennkapazität (Ah), Nennspannung, Entladeschlussspannung pro Zelle, maximaler Entladestrom und zulässiger Temperaturbereich notieren. Diese Werte sind die Grenzen des gesamten Tests.
- 2SichtprüfungGehäuse auf Verformungen, Aufblähungen, Risse, Korrosion an den Kontakten und Geruch prüfen. Ein aufgeblähter oder beschädigter Akku wird nicht getestet, sondern isoliert und dem Entsorgungsweg zugeführt.
- 3Akku akklimatisierenMindestens zwei Stunden bei 20–25 °C temperieren. Ein Akku, der direkt aus dem Kühllager oder vom Ladegerät kommt, liefert verfälschte Werte.
- 4Vollständig ladenMit dem passenden Ladegerät bis zur Ladeschlussspannung laden und die Balancing-Phase des BMS abwarten. Anschließend eine Stunde ruhen lassen, damit sich die Zellspannungen stabilisieren.
- 5Entladeparameter setzenKonstantstrom nach C-Rate wählen (0,2 C ist der gängige Standard), Entladeschlussspannung eintragen, Temperaturabschaltung aktivieren. Die Parameter im Prüfprotokoll festhalten.
- 6Entladung starten und überwachenDer Test läuft, bis das Gerät oder das BMS die Entladeschlussspannung meldet. Akku dabei nie unbeaufsichtigt in einem Raum ohne Brandschutzvorkehrung lassen. Temperatur mitloggen.
- 7Ergebnis ablesen und SoH berechnenDie entnommene Ladung in Ah aus dem Gerät auslesen und durch die Nennkapazität teilen. Ergebnis in Prozent ist der State of Health.
- 8Wieder auf Lagerzustand bringenDer Akku steht nach dem Test nahe leer. Sofort auf 40–60 % Ladezustand bringen, wenn er nicht direkt in den Einsatz geht. Messwert, Datum, Temperatur und C-Rate dokumentieren.
Nie unter die Entladeschlussspannung entladen. Wer den Test „für einen genaueren Wert“ über die vom Hersteller angegebene Grenze hinaus fortsetzt, provoziert eine Tiefentladung. Die Folge sind irreversible Schäden an der Zellchemie – im schlimmsten Fall interne Kurzschlüsse, die erst beim nächsten Ladevorgang zum thermischen Durchgehen führen. Der Schutz des BMS darf zu keinem Zeitpunkt überbrückt werden.
Vom Messwert zum State of Health: das Rechenbeispiel
Die Formel selbst ist trivial – interessant wird es bei der Einordnung. Ein Beispiel aus dem Lageralltag: Ein Elektro-Hubwagen mit einem 24-V-Lithium-Ionen-Akku und 60 Ah Nennkapazität ist seit gut drei Jahren im Zweischichtbetrieb. Die Fahrer melden, dass die zweite Schicht knapp wird. Der Entladetest mit 0,2 C, also 12 Ampere, läuft bis zur Entladeschlussspannung.
Das Ergebnis erklärt die Beschwerde der Fahrer exakt: Der Akku liefert nur noch gut drei Viertel der ursprünglichen Energie. Die zweite Schicht war nie zu lang – der Tank ist kleiner geworden. Wichtig ist die Rechnung in beide Richtungen: Wenn 60 Ah für zwei Schichten ausgelegt waren und nur noch 47 Ah verfügbar sind, fehlt gegen Schichtende genau die Reserve, die für Puffer und Spitzenlast gedacht war.
Die Bewertungsschwellen
In der Industrie gilt ein Lithium-Ionen-Akku üblicherweise als am Ende seines Ersteinsatzes, wenn er 80 % der Nennkapazität unterschreitet. Diese Schwelle ist keine Naturkonstante, sondern eine Konvention aus der Gewährleistungspraxis – ab hier verläuft die Alterungskurve in der Regel steiler, und die Ausfallwahrscheinlichkeit steigt. Für unkritische Anwendungen kann ein Akku mit 70 % durchaus weiterlaufen; für einen Stapler in der Kühlkette ist bereits 85 % ein Grund zur Planung.
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SoH 95–100 %: einsatzbereitDer Akku liegt im Neubereich. Nächste Messung im regulären Intervall, keine Maßnahme nötig.
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SoH 85–95 %: normale AlterungErwartbarer Verschleiß. Messintervall beibehalten, Trend im Auge behalten.
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SoH 80–85 %: BeobachtungMessintervall halbieren. Einsatz auf weniger kritische Anwendungen verschieben, Ersatzbeschaffung vorbereiten.
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SoH unter 80 %: Austausch planenKonventionelles Lebensdauerende. Weiterbetrieb möglich, aber Schichtfähigkeit und Kalkulation neu bewerten.
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Schwankende oder unplausible Werte: sofort prüfen lassenStark streuende Ergebnisse deuten auf einen Zelldefekt, ein defektes BMS oder ein unkalibriertes Messgerät hin. Akku bis zur Klärung aus dem Betrieb nehmen.
Ein Akkupack ist nur so gut wie seine schwächste Zelle. Wenn das BMS Zellspannungen einzeln ausgibt, lohnt der Blick auf die Differenz zwischen höchster und niedrigster Zelle bei vollem Ladezustand. Weichen einzelne Zellen deutlich vom Rest ab, ist das ein Alarmsignal – auch dann, wenn der SoH-Mittelwert des Packs noch akzeptabel aussieht. Das BMS schaltet nämlich ab, sobald die erste Zelle ihre Grenze erreicht, nicht der Durchschnitt.
Sicherheit und rechtlicher Rahmen beim Messen
Ein Kapazitätstest ist Arbeit an einem energiereichen Speicher. Der Akku wird dabei bewusst an seine Betriebsgrenzen gefahren – genau in dem Zustand, in dem ein vorgeschädigter Akku am ehesten auffällig wird. Das ist erwünscht, verlangt aber eine passende Umgebung.
Nicht brennbare Unterlage, Abstand zu brennbarem Material, keine Lagerung von Verpackungen daneben. Rauchmelder und geeigneter Löscher in Reichweite.
Nur Geräte einsetzen, die für die jeweilige Zellchemie und Spannungslage freigegeben sind. Universalgeräte mit falschem Ladeprofil sind selbst eine Gefahrenquelle.
Lange Entladeläufe möglichst in die Arbeitszeit legen. Wenn das nicht geht: Temperaturüberwachung mit automatischer Abschaltung zwingend.
Verformte, aufgeblähte oder mechanisch beschädigte Akkus werden nicht gemessen. Sie gelten als kritisch defekt und unterliegen besonderen Transport- und Entsorgungsregeln.
- BetrSichV – verpflichtet den Arbeitgeber, Arbeitsmittel wiederkehrend durch befähigte Personen prüfen zu lassen und die Prüffristen per Gefährdungsbeurteilung selbst festzulegen.
- DGUV Vorschrift 3 – regelt Prüfung und Betrieb elektrischer Anlagen und Betriebsmittel; Messungen an Akkusystemen fallen in diesen Bereich.
- ArbSchG / Gefährdungsbeurteilung – Grundlage dafür, Prüfplatz, Intervalle, Qualifikation und Schutzmaßnahmen schriftlich festzulegen.
- VdS 3103 – anerkannte Empfehlung der Sachversicherer zu Brandschutz bei Lagerung und Handhabung von Lithium-Ionen-Akkus. Für den Versicherungsschutz oft praktisch relevant.
- Herstellerangaben – Datenblatt und Betriebsanleitung sind verbindlich. Abweichende Testparameter können Gewährleistungsansprüche kosten.
Konkrete Prüffristen für Akkus schreibt keine Vorschrift pauschal vor – sie ergeben sich aus Ihrer Gefährdungsbeurteilung und den Herstellerangaben. In der Praxis hat sich für gewerblich genutzte Akkus in Flurförderzeugen ein jährlicher Kapazitätstest bewährt, ergänzt um kontinuierliches BMS-Monitoring. Bei Mehrschichtbetrieb, hohen Strömen oder Temperaturextremen sind kürzere Intervalle sinnvoll.
Was die Kapazität schrumpfen lässt – und was die Messung verfälscht
Kapazitätsverlust ist keine Willkür, sondern die Summe klar benennbarer Belastungen. Wer sie kennt, kann beide Dinge tun: die Alterung bremsen und Messwerte richtig einordnen.
Faktoren, die den Akku tatsächlich altern lassen
- Hohe Temperatur im Betrieb und beim Laden – Wärme beschleunigt die chemischen Zersetzungsprozesse an den Elektroden. Dauerhafte Wärmebelastung ist der wirksamste Alterungsbeschleuniger überhaupt.
- Lagerung im vollgeladenen Zustand – ein bei 100 % eingelagerter Akku altert kalendarisch deutlich schneller als einer bei 40–60 %. Besonders kritisch in Kombination mit Wärme.
- Tiefentladung – unterschreitet die Zellspannung die Grenze, kann sich Kupfer aus dem Ableiter lösen. Der Schaden ist irreversibel und sicherheitsrelevant.
- Hohe Lade- und Entladeströme – Schnellladen und Lastspitzen erzeugen Wärme und mechanischen Stress in den Elektroden.
- Ständige Vollzyklen von 0 auf 100 % – Zwischenladen ist bei Lithium-Ionen kein Problem, im Gegenteil: Ein enges Ladefenster schont die Zellen. Der Memory-Effekt aus der NiCd-Zeit spielt hier keine Rolle.
- Laden bei Minusgraden – unter 0 °C droht Lithium-Plating an der Anode. Metallische Ablagerungen kosten dauerhaft Kapazität und können Kurzschlüsse verursachen.
Faktoren, die nur den Messwert verfälschen
Nicht jeder schlechte Messwert bedeutet einen schlechten Akku. Bevor Sie einen Austausch veranlassen, prüfen Sie diese vier typischen Fehlerquellen – sie erklären erstaunlich viele „plötzlich gealterte“ Akkus.
| Störfaktor | Wirkung auf den Messwert | Abhilfe |
|---|---|---|
| Temperatur unter 15 °C | Innenwiderstand steigt, Entladeschluss wird früher erreicht, Kapazität erscheint zu niedrig. | Immer bei 20–25 °C messen und die Temperatur protokollieren. |
| Zu hohe C-Rate | Größerer Spannungsabfall, gemessene Ah systematisch zu niedrig. | C-Rate einmal festlegen, bei jeder Wiederholung identisch verwenden. |
| Unvollständige Ladung vor dem Test | Balancing nicht abgeschlossen, Startpunkt unklar, Ergebnis zu niedrig. | Balancing-Phase abwarten, danach eine Stunde Ruhezeit. |
| Unkalibriertes Messgerät | Systematischer Offset – Trendvergleiche über Jahre werden wertlos. | Kalibrierintervall des Herstellers einhalten und dokumentieren. |
Ein einzelner Messwert ist keine Entscheidungsgrundlage. Erst die Reihe aus mehreren Messungen unter identischen Bedingungen zeigt, ob der Akku wirklich altert oder ob nur die Messbedingungen abgewichen sind. Legen Sie deshalb bereits bei der Inbetriebnahme eine Referenzmessung an – ohne diesen Startpunkt lässt sich später kein Verlust nachweisen, auch nicht gegenüber dem Lieferanten.
Warum sich das regelmäßige Messen betriebswirtschaftlich rechnet
Der Aufwand für einen Kapazitätstest ist überschaubar – der Nutzen entsteht an anderer Stelle: bei der Planbarkeit. Ein Akku, dessen Verlauf dokumentiert ist, fällt nicht überraschend aus, sondern wird ersetzt, wenn es in den Betriebsablauf passt.
Ausfälle werden Wochen vorher sichtbar statt mitten in der Schicht.
Zelldefekte und Auffälligkeiten fallen auf, bevor sie kritisch werden.
Dokumentierter SoH stützt Reklamation, Rückgabe und Wiederverkauf.
Messdaten decken schädliche Lade- und Nutzungsmuster auf.
Der Effekt ist am größten dort, wo Akkus im Pool laufen: Wenn zehn Akkus in einer Flotte rotieren, lassen sich die schwächsten gezielt auf unkritische Geräte umsetzen, statt sie pauschal zu tauschen. Das verlängert die Nutzungsdauer der Flotte insgesamt, ohne dass die Schichtfähigkeit der kritischen Geräte leidet.
Fazit
Die Akku-Kapazität zu messen heißt, den Unterschied zwischen „voll“ und „gesund“ sichtbar zu machen. Die Ladeanzeige und ein Blick aufs Multimeter reichen dafür nicht – erst der Entladetest liefert die reale Amperestundenzahl, und erst der Vergleich mit der Nennkapazität ergibt einen belastbaren State of Health. Für den Alltag ist die Kombination am wirtschaftlichsten: laufendes BMS-Monitoring für den Trend, ein jährlicher Entladetest für die harte Zahl.
Entscheidend ist dabei weniger die absolute Genauigkeit als die Konstanz: immer bei 20–25 °C, immer mit derselben C-Rate, immer dokumentiert. Wer bei der Inbetriebnahme eine Referenzmessung anlegt und danach jährlich nachmisst, erkennt Alterung früh, plant Ersatz in Ruhe und kann einen vorzeitigen Kapazitätsverlust gegenüber dem Lieferanten auch belegen.
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