Li-Ion Zellen laden

[Wolfgang Mahringer]

Hallo NG,

Beim Laden von einzelnen Li-Ion Zellen (zur Verwendung in
kleineren Modellflugzeugen) habe ich bisher das "übliche"
Ladeverfahren angewendet:
Strombegrenzte Konstantspannung (auf 0,05V genau), so
wie es im Datenblatt steht.

Das funktioniert an sich gut und schädigt, soweit ich nach
ca. 80 Zyklen (mit dem Flieger) sagen kann, gut und schädigt
auch die Zellen nicht (kein Kapazitätsverlust).

Beim Laden hat man allerdings das Problem, dass, sobald
die 4,2V (oder 4,1) erreicht sind, der Ladestrom natürlich
stark zurückgeht, obwohl die Zelle erst 50% der Kapazität
eingeladen bekommen hat (ich nehme natürlich vorher
entleerte Zellen an)...und dann dauert es.
Besonders krass ist es eben, wenn man mit relativ hohen
Strömen lädt, z.B. 1 bis 2C.

Die Zellen-Datenblätter spezifizieren nicht, ob die
zu überwachende Zellenspannung während des eingeschalteten
Ladestroms gemessen wird oder im Leerlauf.

Momentan nehm ich die Ladespannung (also mit Stromfluß)
um auf der sicheren Seite zu sein.

Ich hab irgendwo gelesen (leider find ich den Link nicht mehr)
dass man die 4,2V auch überschreiten darf, wenn sichergestellt
ist, dass die Zelle noch nicht annähernd voll ist.

Die Ladezeit würde sich drastisch verkürzen, wenn
ich z.B. 75% der Kapazität sozusagen Konstantstrom reinladen
könnte (ohne auf die 4,2V aufzupassen) und erst danach
auf die Konstantspannung umschalte.

Hat jemand einen Link oder sonstwie Erfahrungen auf diesem
Gebiet?

Vielen Dank und Grüße,
Wolfgang

PS: Natürlich könnte man das einfach ausprobieren, aber
ich will meinen Bastelkeller nicht abfackeln

 

[MaWin]

Wolfgang Mahringer <wolfgang.mahringer@sbg.at> schrieb im Beitrag <knjIb.3$OG4.3559566@news.salzburg-online.at>...

Beim Laden hat man allerdings das Problem, dass, sobald
die 4,2V (oder 4,1) erreicht sind, der Ladestrom natürlich
stark zurückgeht, obwohl die Zelle erst 50% der Kapazität
eingeladen bekommen hat (ich nehme natürlich vorher
entleerte Zellen an)...und dann dauert es.

Jein.

Zum einen ist das prinzipbedingt, denk an den Innenwiderstand der Zellen,
der nicht 0 ist. Schon bei 0.1 Ohm kann man nicht mehr 1A reinschicken,
wenn der Akku intern schon 0.1V an die Maximalspannung gekommen ist.
Da aber der Innenwiderstand ja nicht 'vor' dem Akku liegt, sondern 'innen',
sozusagen
+ --+--R--+--R--+--R--+--R--+
| | | | |
Akku Akku Akku Akku Akku
| | | | |
- --+-----+-----+-----+-----+
kann man nicht einfach mit hoehere Ladespannung arbeiten:
Ladespannung=Ladeeendspannung+Innenwiderstand*Ladestrom
weil dann ein Teil des Akkus zu viele Volt abbekommen wuerde.

ein anderer Teil ist aber abhaengig von deinem Ladegeraet.
Wenn dessen Strom/Spannungsregelkennlinie nicht scharfkantig rechteckig ist,
dann regelt es den Strom runter. obwohl die Spannung noch nicht erreicht ist.

Miss mal nach. Wenn die Spannung beim Laden an der Messstelle (moeglichst
nah am Akku, aber hat dein Ladegeraet 4 Leitungen, 2 fuer STrom, 2 zum Messen ?)
nicht der eingestellten (Leerlaufspanung) entspricht, bringt ein anderes Geraet
was.
Technisch erreicht man das durch hoehere Verstaerkung der Regelschleife,
bekommt dabei aber mehr Probleme mit instabiler Regelung, daher ist nicht
jedes Geraet 'voll ausgereizt', insbesondere die universellen nicht.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Lars Mueller]

Wolfgang Mahringer wrote:

Hallo NG,

Beim Laden von einzelnen Li-Ion Zellen (zur Verwendung in
kleineren Modellflugzeugen) habe ich bisher das "übliche"
Ladeverfahren angewendet:

Entschuldige, wenn ich hereinplatze: Wo kriegt man die Dinger günstig?
Ich benötige demnächst Ersatz für mein Notebook (insgesamt 10,8V 5,6Ah).

Lars

 

[Wolfgang Mahringer]

Hallo Manfred,

MaWin schrieb:

Zum einen ist das prinzipbedingt, denk an den Innenwiderstand der Zellen,
der nicht 0 ist. Schon bei 0.1 Ohm kann man nicht mehr 1A reinschicken,
wenn der Akku intern schon 0.1V an die Maximalspannung gekommen ist.
Da aber der Innenwiderstand ja nicht 'vor' dem Akku liegt, sondern 'innen',
sozusagen
+ --+--R--+--R--+--R--+--R--+
| | | | |
Akku Akku Akku Akku Akku
| | | | |
- --+-----+-----+-----+-----+
kann man nicht einfach mit hoehere Ladespannung arbeiten:
Ladespannung=Ladeeendspannung+Innenwiderstand*Ladestrom
weil dann ein Teil des Akkus zu viele Volt abbekommen wuerde.

Ich glaube ich hab mich nicht gut ausgedrückt.
Ich hab irgendwo gelesen (im Internet) dass man an eine
_nicht_ volle Zelle mehr als die erlaubten 4.2V anlegen darf.

ein anderer Teil ist aber abhaengig von deinem Ladegeraet.
Wenn dessen Strom/Spannungsregelkennlinie nicht scharfkantig rechteckig ist,
dann regelt es den Strom runter. obwohl die Spannung noch nicht erreicht ist.

Das kann ich Dir genau sagen, denn ich habs ja selbst gebaut
Mittels PWM-Modul eines PICs wird ein Schaltregler betrieben.
Der Prozessor misst ständig die Zellenspannung während der
Ladestrom fließt. Werden die 4.2V erreicht wird durch Änderung
des PWM Duty Cycles der Ladestrom soweit zurückgenommen, dass die
Spannung nicht über 4.2V hinausgeht. Ist der Strom auf C/20 zurück-
gegangen, wird auf "Voll" umgeschaltet.

Miss mal nach. Wenn die Spannung beim Laden an der Messstelle (moeglichst
nah am Akku, aber hat dein Ladegeraet 4 Leitungen, 2 fuer STrom, 2 zum Messen ?)
nicht der eingestellten (Leerlaufspanung) entspricht, bringt ein anderes Geraet
was.

Das war auch erst meine Vermutung. Aber:
Die 4.2V Spannung hab ich wirklich am Akku (direkt an der Zelle
gemessen). Die Verdrahtung ist im Ladegerät _sehr_ dick ausgeführt,
selbst bei den max. möglichen 7A erreicht der Meßfehler durch
Spannungsabfälle nicht mehr als 0,05 Volt (gemessen).

Technisch erreicht man das durch hoehere Verstaerkung der Regelschleife,
bekommt dabei aber mehr Probleme mit instabiler Regelung, daher ist nicht
jedes Geraet 'voll ausgereizt', insbesondere die universellen nicht.

Das ist klar. Die Regelung passiert hier ja komplett in Software.

Viele Grüße und nen guten Rutsch in neue!
Wolfgang

 

[Wolfgang Mahringer]

Servus Lars,

Lars Mueller schrieb:

Entschuldige, wenn ich hereinplatze: Wo kriegt man die Dinger günstig?
Ich benötige demnächst Ersatz für mein Notebook (insgesamt 10,8V 5,6Ah).

Zumindest da kann ich helfen:
a) http://www.mamo-modelltechnik.com/lipoly.htm
b) http://www.batt-mann.de
c) günstige neue Handyakkus auf ePay

HTH und guten Rutsch!
Wolfgang

 

[MaWin]

Wolfgang Mahringer <wolfgang.mahringer@sbg.at> schrieb im Beitrag <gkkIb.5$hO4.3613779@news.salzburg-online.at>...

Ich glaube ich hab mich nicht gut ausgedrückt.
Ich hab irgendwo gelesen (im Internet) dass man an eine
_nicht_ volle Zelle mehr als die erlaubten 4.2V anlegen darf.

Das ist so nicht richtig. Lediglich den Teil des Innenwiderstands,
der VOR dem chemischen Teil des Akkus liegt, darf man mit
hoeherer Spannung (Formel wie angegeben) ausgleichen, aber
der ist eher klein, macht also prozentual wenig aus, ausserdem
kennt man ihn nicht weil man ihn ja nicht messen kann.

Das kann ich Dir genau sagen, denn ich habs ja selbst gebaut

So was liebt man
Wenn deine Regelschleife zu einem echten Knick fuehrt (an einstellbarer ohmscher
Last), dann kann man dort nichts mehr verbessern.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
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Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Oliver Betz]

Lars Mueller <lm@despammed.com> schrieb:

[Lithium-irgendwas-Akkus]

Entschuldige, wenn ich hereinplatze: Wo kriegt man die Dinger günstig?
Ich benötige demnächst Ersatz für mein Notebook (insgesamt 10,8V 5,6Ah).

auß MaMo und Batt-Mann noch lipoly.de (Daniel Rinninsland) und ein
paar andere Modellbau-Händler. Allerdings sind die Zellen für
Hochstromanwendungen geeignet und 10,8V 5,6Ah ist (vielleicht deshalb)
_nicht billig_ (>200EUR)! In de.rec.modelle.misc bekommst Du dazu
wahrscheinlich mehr und/oder qualifiziertere Antworten.

Servus

Oliver
--
Oliver Betz, Muenchen

 

[Olaf Kaluza]

Wolfgang Mahringer <wolfgang.mahringer@sbg.at> wrote:

c) günstige neue Handyakkus auf ePay

Bei den Preisen der beiden anderen Firmen ist das wohl auch die beste
Loesung. Noch besser aber uerberrall defekte Akkus fuer umsonst
abstauben. Die funktionieren fuer die meisten Anwendungen immer noch perfekt.


Olaf


--
D.i.e.s.S. (K.)

 

[Wolfgang Mahringer]

Servus Manfred,

MaWin schrieb:

Das ist so nicht richtig. Lediglich den Teil des Innenwiderstands,
der VOR dem chemischen Teil des Akkus liegt, darf man mit
hoeherer Spannung (Formel wie angegeben) ausgleichen, aber
der ist eher klein, macht also prozentual wenig aus, ausserdem
kennt man ihn nicht weil man ihn ja nicht messen kann.

Das Anlegen einer höheren Spannung war _nicht_ nur als "Ausgleich"
des Innenwiderstandes gemeint!
Wenn Du z.B. das Datenblatt des DS2770-Lade-Controllers anschaust:

http://pdfserv.maxim-ic.com/en/ds/DS2770.pdf

Auf der Seite 8 ganz oben (Figure 3).
Da sieht man dass auch hier über die 4.2V (das wäre Vcv in dem Bild)
hinausgegangen wird.
Allerdings passt dazu mE die Erklärung auf derselben Seite nicht
so richtig dazu :-(

Naja, wie auch immer. Ich werde es an einer ausgemusterten
Zelle einfach ausprobieren (und den Feuerlöscher bereithalten).

Werde meine Erkenntnisse dann hier posten.

lG
Wolfgang

 

[Martin Laabs]

In article <Hqq9Kn.115@criseis.ruhr.de>,
Olaf Kaluza <olaf@criseis.ruhr.de> writes:

Wolfgang Mahringer <wolfgang.mahringer@sbg.at> wrote:

Loesung. Noch besser aber uerberrall defekte Akkus fuer umsonst
abstauben. Die funktionieren fuer die meisten Anwendungen immer
noch perfekt.

Teils teils. Die Akkupacks an sich sicherlich nicht.
Aber einelne Zellen.

Ich hatte neulich zwei Notebookakkus. Einer hatte
eine Spannung von 0.6V (bei 10.8V Nennspannung) der andere knapp
6V.
In dem ganz kaputten konnte ich noch zwei funktionierende Zellen
finden. Die anderen waren alle Hochohmig bzw. hatten eine negative
Spannung.

Ich habe dann die defekten im 6V durch die noch funktionierenden
getauscht und jetzt funktioniert der Akku wieder.

Tschüss
Martin L.

 

[MaWin]

Wolfgang Mahringer <wolfgang.mahringer@sbg.at> schrieb im Beitrag <DCxIb.8$il1.5207119@news.salzburg-online.at>...

Das Anlegen einer höheren Spannung war _nicht_ nur als "Ausgleich"
des Innenwiderstandes gemeint!

Nun, das Datenblatt sagt nicht, wie weit die Spannung ueber Vcv steigt
(es wird sehr wenig sein), bloss das 0.87 Sekunden nach dem sie Vcv
uebersteigt der Ladestrom abgeschaltet wird, und geguckt wird, ob sie
innerhalb von 13 Sekunden wieder unter Vcv faellt, und verwendet das als
'Akku voll' Indikator.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Olaf Kaluza]

Martin Laabs <98malaab@gmx.de> wrote:

Ich hatte neulich zwei Notebookakkus. Einer hatte
eine Spannung von 0.6V (bei 10.8V Nennspannung) der andere knapp
6V.

Das hatte ich noch nie. Ich hatte wohl schonmal ein Akkupack wo alle
Zellen 0V hatten. Ursache war da wohl das der Akkus im leeren Zustand
solange rumlag bis die Schutzschaltung wirklich alles rausgesaugt hat.

In dem ganz kaputten konnte ich noch zwei funktionierende Zellen
finden.

Die sind aber garantiert auch schon hochohmig. Ich hab mir ein
Ladegeraet gebaut das sowhol laden wie entladen kann, die rein und
rausgehende Ladung anzeigt und den Innenwiderstand misst.

Ein neuwerte Zelle liegt so bei 0.2Ohm. Eine gebrauchte die sich im
Laptop schon nicht mehr verwenden laesst (20% nutzbare Kapazitaet) hat
aber schon 0.5Ohm.

Wer uebrigens die Moeglichkeit nicht hat soetwas zu messen, schlechte
Zellen werden bei einer Entladung mit 500mA gegen ende der Entladung
deutlich warm. Gute nicht.

Olaf


--
D.i.e.s.S. (K.)