CR2032 im Test: Kapazität, Innenwiderstand und Laufzeit gerechnet

Wie die Kapazität zustande kommt

Die Zellen wurden einzeln mit einem konstanten Strom von 200 Mikroampere entladen und die Spannung minütlich protokolliert, bis 2,0 V erreicht waren. Kapazität ist dann schlicht Strom mal Zeit: 200 µA über 1.090 Stunden ergeben 218 mAh. Diese Bedingung entspricht der Belastung in einem Fensterkontakt oder einem Thermometer, nicht der eines Autoschlüssels.

Der Spannungsverlauf einer Lithium-Mangandioxid-Zelle ist dabei ihre wichtigste Eigenschaft: von 3,25 V frisch fällt sie innerhalb der ersten Stunden auf etwa 3,0 V und bleibt dort über achtzig Prozent der Entladung, um am Ende steil abzufallen. Für ein Gerät heißt das eine gleichmäßige Versorgung und gleichzeitig, dass eine Spannungsmessung wenig über den Ladezustand sagt.

88 gegen 231 Milliamperestunden

Die vier Markenzellen und die beiden Handelsmarken lagen zwischen 196 und 231 mAh und damit alle im Bereich der üblichen Angabe von 210 bis 240 mAh. Die namenlose Zelle aus einem Beutel mit zwanzig Stück erreichte 88 mAh, also 40 Prozent des Erwartbaren.

Nachgewogen erklärt sich der Unterschied physikalisch: die schwache Zelle wog 2,6 g, die Markenzellen zwischen 3,0 und 3,2 g. In einem Gehäuse mit festem Volumen bedeutet weniger Masse weniger aktives Material, und weniger aktives Material bedeutet weniger Kapazität. Wer eine solche Zelle in einen Fensterkontakt legt, wechselt sie nach 131 statt nach 324 Tagen.

Preis je Milliamperestunde

Die interessante Kennzahl ist nicht der Preis je Zelle, sondern der Preis je Milliamperestunde. Die Markenzelle im Zweierblister kostet 1,45 € für 231 mAh, das sind 0,63 Cent je mAh. Die Handelsmarke vom Discounter kostet 0,40 € für 196 mAh, also 0,20 Cent, und ist damit die günstigste im Feld. Die namenlose Zelle liegt bei 0,20 Cent je mAh und damit gleichauf, allerdings mit dem Nachteil des häufigeren Wechsels.

Zwischen der teuersten und der günstigsten brauchbaren Zelle liegt ein Faktor von drei im Preis je Einheit gespeicherter Energie. Bei einem Gerät, das eine Zelle im Jahr braucht, sind das ungefähr einen Euro Unterschied, bei einer Alarmanlage mit zwölf Fensterkontakten zwölf Euro. Genau ab dieser Stückzahl lohnt das Nachrechnen.

Innenwiderstand entscheidet beim Funkschlüssel

Der Innenwiderstand wurde aus dem Spannungseinbruch bei einem kurzen Lastwechsel von 200 µA auf 5 mA berechnet. Die Markenzellen lagen zwischen 9 und 12 Ohm, die Discounterzelle bei 19, die namenlose bei 41 Ohm. Bei einem Sendeimpuls von 8 mA fällt die Spannung an 41 Ohm um 0,33 V, an 9 Ohm nur um 0,07 V.

Diese Zahl ist der Grund, warum eine scheinbar noch gute Zelle im Autoschlüssel plötzlich versagt, während sie in einer Uhr weiterläuft. Der Widerstand steigt im Laufe der Entladung an, und irgendwann reicht die Spannung während des Sendeimpulses nicht mehr für die Elektronik, obwohl sie im Ruhezustand noch 2,9 V zeigt. Für Funkanwendungen gehört deshalb eine Zelle mit niedrigem Innenwiderstand hinein.

Minus 10 Grad im Gefrierschrank

Drei Zellen wurden im Gefrierschrank bei minus 10 Grad entladen. Die Markenzelle mit 218 mAh bei Zimmertemperatur erreichte dort 148 mAh, also 68 Prozent. Der Innenwiderstand stieg dabei von 12 auf 34 Ohm.

Für einen Thermometersender im Garten oder einen Fahrradcomputer im Winter heißt das ein Drittel weniger Laufzeit, und die Zelle erholt sich nach dem Aufwärmen wieder. Der scheinbare Ausfall im Frost ist deshalb oft keiner: ein Gerät, das bei minus 10 Grad stehen bleibt und in der Wohnung wieder läuft, hat eine schwache, aber nicht leere Zelle.

Wie lange die Zelle im Regal hält

Die Selbstentladung einer Lithium-Knopfzelle liegt bei etwa einem Prozent im Jahr, weshalb die Hersteller Haltbarkeitsangaben von acht bis zehn Jahren drucken. Nachprüfbar war das an zwei Zellen aus einer 2019 geöffneten Packung: sie erreichten 199 und 203 mAh gegenüber 218 bei der frischen Zelle derselben Marke, nach sechs Jahren also rund 8 Prozent Verlust.

Wer Zellen vorrätig hält, lagert sie im Blister und getrennt voneinander. Zwei Zellen, die in einer Schublade aufeinander liegen, bilden über die metallischen Gehäuse einen Kurzschlusspfad, sobald ein leitfähiger Gegenstand dazwischen kommt. Eine im Test bewusst kurzgeschlossene Zelle erwärmte sich innerhalb von zwei Minuten auf 61 Grad.

Warum die Verpackung so schwer aufgeht

Die Blister aller acht Zellen ließen sich nicht ohne Schere oder Messer öffnen. Das ist gewollt und in der Norm für Verpackungen solcher Zellen verankert, denn eine verschluckte Knopfzelle ist ein Notfall: im feuchten Gewebe der Speiseröhre fließt ein Strom, der binnen Stunden eine Verätzung verursachen kann.

Deshalb gehören diese Zellen samt Blister außerhalb der Reichweite von Kindern gelagert, gebrauchte ebenso wie neue, denn auch eine entladene Zelle hat noch genug Spannung dafür. Beim Verdacht auf ein verschlucktes Exemplar ist das der Weg in eine Notaufnahme und nicht ins Wartezimmer, ohne Trinken und ohne Erbrechen auszulösen. Der Giftnotruf der jeweiligen Region gibt am Telefon Auskunft.

Was in eine Vergleichstabelle der Knopfzellen gehört

Die Bezeichnung nach Norm gibt die Bauform an: CR steht für Lithium-Mangandioxid mit 3 V, die erste Zahlengruppe für den Durchmesser in Millimetern, die zweite für die Höhe in Zehntelmillimetern. CR2032 ist also 20 mm breit und 3,2 mm hoch, CR2025 gleich breit und 2,5 mm flach, CR2016 nur 1,6 mm.

Damit lässt sich die häufigste Frage beantworten: eine CR2025 passt mechanisch in ein Fach für CR2032 und liefert 165 statt 218 mAh, also drei Viertel der Laufzeit, aber der Kontaktdruck kann bei 0,7 mm Luft zu gering sein.

Umgekehrt passt eine CR2032 nicht in ein Fach für CR2025, ohne den Deckel zu verspannen. Zellen mit LIR am Anfang sind wiederaufladbar, haben 3,6 V und beschädigen Geräte, die für 3 V gebaut sind.

Zwei Zellen in Reihe und die schwächere davon

Manche Geräte, etwa Laserwasserwaagen und beleuchtete Messschieber, brauchen zwei oder drei CR2032 in Reihe. Ein Versuch mit einer starken Zelle von 218 mAh und einer schwachen von 88 mAh ergab in Reihe eine nutzbare Kapazität von 91 mAh: sobald die schwache Zelle einbricht, fällt die Gesamtspannung unter die Abschaltschwelle, und die starke bleibt zu drei Vierteln gefüllt zurück.

Daraus ergibt sich eine einfache Regel für solche Geräte: immer alle Zellen gemeinsam wechseln und aus derselben Packung nehmen. Die halb voll ausgebauten Zellen sind nicht wertlos, sondern taugen in einer Uhr oder einer Waage weiter, wo sie einzeln arbeiten. Leere Zellen gehören in die Sammelbox im Handel, und weil jedes Geschäft, das solche Zellen verkauft, sie auch zurücknehmen muss, steht die Box meist neben der Kasse.

Was die Messreihe nicht abdeckt

Geprüft wurde je eine Zelle pro Sorte, bei 200 Mikroampere und Zimmertemperatur. Eine Serienstreuung von fünf bis zehn Prozent ist üblich, und ein höherer Entladestrom senkt die entnehmbare Kapazität bei allen Zellen, bei denen mit hohem Innenwiderstand deutlich stärker. Die Rangfolge im Feld war über zwei zusätzlich geprüfte Exemplare der besten und der schwächsten Sorte stabil.

Ungeprüft blieb das Verhalten nach Jahren im Gerät. Auslaufen ist bei Lithium-Knopfzellen selten, aber nicht ausgeschlossen, und die Rückstände sind alkalisch. Zellen in Geräten, die lange liegen, gehören alle zwei bis drei Jahre kontrolliert, unabhängig davon, was die Rechnung in der zweiten Tabelle für die Laufzeit sagt.