Warum Li-Ion Akkus. Kurz und Schmerzlos.

[Gerhard Würtz]

Hallo,

@Kai: es geht hier um die Spannungsdifferenz der Einzelnen Zellen am Ladeschluss. Wenn die eine Zelle 4,23V hat und die andere nur 4,15V, dann wird die mit der höheren Spannung, wenn weiter geladen wird, garantiert zerstört. Das Ladegerät kann nicht erkennen, welche Zelle die Ladeschlussspannung erreicht hat, sondern mittelt die Gesamtspannungen. In diesem Fall,8,38V. Also 4,19V pro Zelle. Das wären aber weniger als die 4,2V. Folglich lädt das Gerät weiter bis zum "Bumm" der einen Zelle und das muß ja nicht sein. Nur um jede Zelle randvoll zu machen, das ist die Sache meiner Meinung nicht wert. Darum sollen ja ab und zu die Spannung der einzelnen Zellen gemessen und wenn nötig einzeln geladen werden. Quasi von Hand formiert.

[ 21. Januar 2004, 14:26: Beitrag editiert von: Gerhard Würtz ]

 

[Armageddon]

Hallo Gerhard,

eine Zelle mit 4,15V die weiter geladen wird, erreicht auch irgendwann die 4,2V, dies bedeutet also keinesfalls den sicheren Tod der anderen Zelle. Ausserdem wird dieses Risiko durch das Abklemmen beim Erreichen der Gesamtspannung lediglich verringert, ein Zellentod kann aber genausowenig ausgeschlossen werden.

Deshalb empfehle ich, den Akku so zu betreiben, wie es vom Hersteller empfohlen wird.



Wenns jemand anders praktizieren will, so ist das natürlich seine Sache.

Und wech...

Gruß Kai

 

[Gerhard Würtz]

Hallo,

eine Zelle mit 4,15V die weiter geladen wird, erreicht auch irgendwann die 4,2V, dies bedeutet also keinesfalls den sicheren Tod der anderen Zelle.

Genau das ist der Fehler. Man kann die Dinger nicht formieren. Bei Nicad ist das kein Prob. Hier werden die Vollen bewust mit kleinem Strom überladen um den anderen die Möglichkeit zu geben sich anzupassen. Bei Lipoly ist das tödlich für die Volle.

Versuche es und melde Dich. Wäre sicher interessant

[ 21. Januar 2004, 16:52: Beitrag editiert von: Gerhard Würtz ]

 

[Gerd Giese]

@Mike, habs gelesen - ich melde mich!

 

[Armageddon]

Original erstellt von Gerhard Würtz:
Versuche es und melde Dich. Wäre sicher interessant

@Gerhard: Das machen Millionen Leute täglich in ihren Laptops und Handys

@All: Ladet Eure Akkus möglichst nicht, wie es vom Hersteller empfohlen wird, der hat bestimmt keine Ahnung davon

Gruß vom Kai der sich jetzt aus dieser etwas fruchtlosen Diskussion wieder ausblendet

 

[haschenk]

Hallo zusammen,

@Mike
Jetzt wird dein Verhalten verständlich. Den Rest kann man sich denken.

@all
Leute, versucht bitte nicht die Vorschriften der Hersteller wegzudiskutieren.

WARNUNG: das Folgende ist nicht mehr an die Adresse von Mike´s Zielgruppe gerichtet. Letztere sollte nicht weiterlesen, um evtl. Verwirrung zu vermeiden.

Die von mir genannten 4,23 V Ladeschlußpannung sind definitiv das Ende der Fahnenstange und enthalten schon die Toleranz nach oben. Die Hersteller fordern für die Toleranz der Elektronik bei der Ladeschlußspannung eine Genauigkeit von besser 1%. Bis auf 10 mV sind die verkürzt genannten 4,2V dann auf der sicheren Seite. Über 4,23 V tritt -mal salopp gesagt- eine andere "Chemie" auf.

Eine Ladung aus Konstantspannung und mit Konstantstrom (bzw. Strombegrenzung) führt dazu, daß der Strom kurz vor Erreichen der Ladeschlußspannung zurückgeht und die Ladeschlußspannung "schleichend" erreicht wird. Der Grund dafür ist, daß auch die beste Konstantstromschaltung nicht ideal ist. Wenn die Differenz von Ladegerät- und Zellenspannung sehr gering wird, tut sich so eine Schaltung zunehmend schwerer, den (Konstant-)Ladestrom aufrecht zu erhalten. Es geht bei diesem Effekt aber um die letzten Prozentchen der Kapazität. Die Lipos bringen so viel mehr an Kapazität, daß wir darauf nicht angewiesen sind.

Der von Hans als Beispiel genannte Unterschied in der eingeladenen Kapazität beträgt 1,2% und liegt damit an der Grenze des mit Nicht-Labormitteln Messbaren. Mit dem Ergebnis wäre ich als Entwickler zufrieden.

Die Ladung aus einer Konstantspannung ist in der Praxis nicht üblich wegen der o.e. Probleme. Vielmehr wählt man eine (entsprechend der Zellenzahl) etwas höhere Ladegerätspannung und überwacht die Zellenspannung des Akkus. Das ist schaltungtechnisch besser zu realisieren.

Das Verhalten von Batterien (mehrere Zellen in Serie) beim Laden und Entladen ist ein spezielles Problem. Hierbei können die hier schon angesprochenen Effekte auftreten, die in ihren Folgen dann gravierender sind als bei NCs oder NiMHs. Als Lösung hat die Industrie dafür beispielsweise spezielle Lade-ICs entwickelt, bei denen die Spannung jeder einzelnen Zelle überwacht wird, beim Laden als auch beim Entladen. Hierbei wird auch die Temperatur der Zellen berücksichtigt.

Das Thema Lebensdauer ist hier noch garnicht angesprochen worden. Es gibt beispielsweise ernst zu nehmende Untersuchungen an Li-Ions, nach denen die Kapazität sich allein schon durch die Lagerung in praktisch relevanten Zeiträumen ständig verringert.

Das Thema "Akku-Management" ist insgesamt viel zu umfangreich, als daß man hier ins Detail gehen könnte; deswegen deute ich die Probleme und Lösungen auch nur an. Vor den in Modellbauerkreisen verbreiteten Übervereinfachungen kann ich auch im hier gegebenen Zusammenhang nur warnen. Auf der sicheren Seite ist man (soweit überhaupt möglich), wenn man sich an die Vorschriften/Spezifikationen der Hersteller hält.

Grüße,
Helmut

[ 21. Januar 2004, 19:52: Beitrag editiert von: haschenk ]

 

[Jürgen Heilig]

Schaut man sich die Ladekurven diverser Lithium-Polymer Akkus an wird man feststellen, dass die Zellen bei Konstantstromladung mit 1C die Spannung von 4,2V nach knapp 50 Minuten erreichen. Die eingeladene Kapazität beträgt dann ca. 80%. Für die restlichen 20% vergehen beim Laden mit jetzt konstanter Spannung (aufgrund des gegen Null gehenden Ladestroms) weitere 1,5 Stunden!

Jürgen

 

[haschenk]

Hallo Jürgen,

ich würde mir das gerne etwas näher ansehen, um die Frage nach dem "warum" zu klären. Vorausgesetzt, die betr. Ladekurven lassen eine entspr. Auswertung zu.

Was für Messungen sind das, gibt´s einen Link dazu ?

Ich kann mir vorstellen, daß das beobachtete Verhalten mit dem Ladeverfahren und/oder dem Ladegerät zusammenhängt. Eine Ladung mit Konstantstrom ("eingeprägter Strom") unabhängig von der Zellenspannung, bis die Überwachungsschaltung bei 4,23 V abschaltet, sollte eigentlich die besten Resultate bringen. Dazu muß natürlich die Speisespannung der Konstantstromquelle etwas höher sein als die höchste Zellenspannung, sagen wir mal, um etwa 2V. Diese höhere Spannung ist nötig zum Funktionieren der Konstantstromquelle.

Ich hatte vor Jahren Tadiran-Zellen in Verwendung, und dazu ein (Microcontroller-gesteuertes) Ladegerät selbst entwickelt/gebaut. Das Konstantstrom/Abschaltspannungs-Verfahren hat dabei "wie aus dem Lehrbuch" funktioniert.

Grüße,
Helmut

 

[Eckehard]

Hai,

hier ein schon öfter geposteter link, vielleicht schon bekannt.....

siehe Chapter "Charging"

FMA Direct, Kokam

Eckehard

 

[Jürgen Heilig]

Hallo Helmut,

Schau 'mal hier:
http://www.sanyo.com/batteries/pdfs/lion_E.pdf

Jürgen

 

[Wimh]

Kurz und schmerzlos?

Li-Ion Akkus brauchen eine andere Ladetechnik! Sie müssen mit ein Maximalstrom von 1C bis auf 4,2V / Zelle geladen werden.

[ 22. Januar 2004, 22:23: Beitrag editiert von: Wim ]

 

[Jürgen Heilig]

Hallo Wim,

Dann ist der Akku allerdings noch nicht voll.

Jürgen

 

[Gerhard Würtz]

aber die Gefahr, dass er zerstört wird ist geringer und billiger.

 

[Wimh]

Original erstellt von Jürgen Heilig:
Hallo Wim,

Dann ist der Akku allerdings noch nicht voll.

Jürgen

Und warum soll er dann nicht voll sein? Ich habe "Maximalstrom" gesagt. Es steht nichts da von konstantstrom oder so etwas, deswegen: Kurz und schmerzlos...

 

[Jürgen Heilig]

Je höher der Ladestrom, desto schneller wird eine Zellenspannung von 4,2V erreicht aber der Akku ist dann noch nicht 100% voll.
Das ist erst dann der Fall wenn bei einer konstanten Zellenspannung von 4,2 V der Ladestrom quasi automatisch auf Null zurückgegangen ist.

Jürgen

 

[Wimh]

Original erstellt von Jürgen Heilig:
..wenn bei einer konstanten Zellenspannung von 4,2 V der Ladestrom quasi automatisch auf Null zurückgegangen ist.

Jürgen

Stimmt. Wo widerspreche Ich das? Ich spreche doch nicht uber konstantstrom oder von abschalten...

 

[Jürgen Heilig]

Hallo Wim,

Es geht hier nicht um einen Widerspruch sondern um noch einmal deutlich zu machen, daß der Akku bei 4.2V noch nicht unbedngt voll ist. Siehe auch die Diskussionen weiter vorn und die Ladekurven.

Jürgen

 

[Gerd Giese]

*** kopfschüttel ***
... zum Ertsen, Zweiten und Letzten:

Li-Ion Akkus sollten Stromkonstant mit 1C bis zu einer Spannung von 4,2V / Zelle geladen werden, danach wird schrittweise der Strom reduziert um Spannungskonstant an 4,2V weiter zu laden! Nach spätestens 3 Std. ist der Strom kleiner als 1/20C worauf abgeschaltet werden kann, der LiPo-Akku ist voll!
Beispiel hier nach 90min:
Übrigens: wenn mit 1C geladen wird, werden ca. 10% mehr an Kapazität angenommen! Höhere Laderaten bringen nichts!!!

[ 24. Januar 2004, 08:50: Beitrag editiert von: gegie ]

 

[Gerhard_Hanssmann]

Gerd, aussagekräftiges Schaubild.

Welchen Akku hast Du hier geladen ?
Nennkapazität ?

 

[Gerd Giese]

Hi Gerhard,
das waren die LIPO's 640HD von Schübeler!
Hier mal ein perfekter Stromverlauf! Nur durch kleinste Strom(rampen)änderungen ist gewährleistet, dass "möglichst lange an 4,2V" geladen wird! (... wartet auf den DMFV-Test )
Lade ich die mit 600mA, sind später auch "echte" 580mA nutzbar bei 1C!
Im obrigen Beispiel, zwar Zeitverkürzt, sind es aber nur ~510mA bei 1C gewesen!!!