Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Balancing Li Ion Akku


von Sven P. (8051_einsteiger)


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Hallo,

mittels einem Akku Lade IC (LT3652) möchte ich zwei in Reihe geschaltene 
Li-Ion Akkus (Akku siehe link) laden. Nun bin ich am überlegen ob es 
notwendig ist die Schaltung noch mit einem Balancing IC zu versehen. 
Manche sagen "definitiv ein muss" andere wiederum "die Li-Ion 
Technologie heut zu Tage benötigt kein balancing mehr"

Kann mir da jemand eine konkrete Antwort geben?

Danke !



Akku:

http://www.conrad.de/ce/de/product/251007/?insert=62&insertNoDeeplink&productname=Emmerich-LiIon-Akku-ICR-18650-NH-SP-mit-Kabeln-37-V-2200-mAh-x-H-184-mm-x-70-mm

Lade IC:

http://www.linear.com/product/LT3652

: Verschoben durch Moderator
von Eumel (Gast)


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Sven P. schrieb:
> die Li-Ion
> Technologie heut zu Tage benötigt kein balancing mehr

Wer sagt sowas?

von Sven P. (8051_einsteiger)


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Privat jemand.

Also du bist der Meinung "ja, wird benötigt".

von rcc (Gast)


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Wird definitiv benötigt wenn man länger Freude an den Zellen haben 
möchte.

von Ben L. (elecblu)


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Vorsicht, Li-Ion ist nicht gleich Li-Ion. Z.B. bei LiFePo4 kann man in 
vielen Fällen auf ein Balancing verzichten. Bei LiCoO2 hat sich hingegen 
wenig geändert die letzten Jahre, ist ja auch die gleiche Chemie 
geblieben.
So generell sollte man das aber eh garnicht sagen, es gibt dazu 
handfeste Daten, z.B. diverse Veröffentlichungen.

von rcc (Gast)


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Ben L. schrieb:
> bei LiFePo4 kann man in vielen Fällen auf ein Balancing verzichten

dann erklär doch mal genau warum...LiIo, und zwar egal welche, haben 
beim ÜBerladen keinen Shuttle-Mechanismus der für einen automatischen 
Ausgleich wie bei NiCD/NiMH oder Blei sorgt. Zeig doch mal die 
entsprechenden Veröffentlichungen die Du angesprochen hast....

von Ben L. (elecblu)


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das kann sich ja der TE zusammensuchen warum sollten wir für ihn 
recherchieren. Er hat ja offenbar noch nicht einmal den Unterschied 
zwischen verschiedenen Li-Ion Zellen erfasst.
Selektierte, hochwertige LiFePO4 Zellen kommen bei vernünftiger 
Behandlung (Einhaltung Lade/ Entladeschlussspannung) ohne aus (z.B. A123 
Systems, Herstelleraussage), da die einzelnen Zellen nicht oder kaum 
auseinanderdriften. Heisst nach einem einmaligen ausgleichen (bzw. 
vorkonditionieren) kann man darauf verzichten.
Im Zweifel ist ein Balancer natürlich immer besser, da nie 
ausgeschlossen werden kann dass eine Zelle irgendwann wegdriftet. 
Deswegen schreibe ich ja, in vielen Fällen, nicht in allen ;)
Viel Spaß noch.

von Carsten R. (kaffeetante)


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Daß sie wenig driften ist weniger das Argument. So oder so kann es mal 
vorkommen, daß sie unterschiedlich geladen sind. Aber die LiFePO4-Chemie 
ist begrenzt überladetollerant und kann die Überladung in Wärme 
umsetzen, ohne daß sich Lithium in größeren Mengen absetzt. Ich dachte 
bis vor kurzem auch: Lithium ist Lithium. Aber die LiFePO4 scheinen da 
doch eine Weiterentwicklung zu sein.

Aber man muß messen, damit man bei einer Drift nicht eine Zelle lädt und 
die andere volle Kanne überlädt. Ich habe neulich noch gelesen, daß 
selbst der Markführer A123 Systems bei LiFePO4 Ballancer empfielt und 
einsetzt, obwohl es ja auch ohne gehen soll. Weiterhin gibt es auch 
wieder Billigzellen. Und da ist wieder nicht sichergestellt, daß sie 
alle die selben Parameter haben. Daher würde ich im Zweifelsfall dies 
nie voraussetzen.

Fazit: Es soll wohl auch ohne Ballancer gehen, wenn man die Ladung 
überwacht. Besser ist es mit Ballancer, zumindest schadet es nicht.

von Sven P. (8051_einsteiger)


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Also so weit ich nun aus diesem Thread heraus gelesen habe, wird das 
Balancing empfohlen und werde dies dann auch anwenden (mit Max1665S).
Desweiteren werde ich mir auch noch genauer die Li-Ion Technologien zu 
gemüte führen, da ich bisher diese nur oberflächlich betrachtet hab :)

Danke euch vielmals für eure Hilfe!

von R. W. (quakeman)


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Denk bei deinem Balancer aber dran, dass z.B. LiIo, LiPo und LiFePO4 
unterschiedliche Nennspannungen haben und dementsprechend der Balancer 
an den jeweiligen Typen angepasst werden muss. Vor allem LiFePO4 hat mit 
3,3V eine deutlich niedrigere Spannung. Den MAX1665S könntest du für 
letztere Zellen nicht verwenden.

Ciao,
     Rainer

von Sven P. (8051_einsteiger)


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von rcc (Gast)


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Carsten R. schrieb:
> Daß sie wenig driften ist weniger das Argument. So oder so kann es mal
> vorkommen, daß sie unterschiedlich geladen sind. Aber die LiFePO4-Chemie
> ist begrenzt überladetollerant und kann die Überladung in Wärme
> umsetzen, ohne daß sich Lithium in größeren Mengen absetzt. Ich dachte
> bis vor kurzem auch: Lithium ist Lithium. Aber die LiFePO4 scheinen da
> doch eine Weiterentwicklung zu sein.

Wo hast Du denn den Schmarrn her? Beim Laden ist die Anode und nicht die 
Kathode das Entscheidende, und die ist bei LiFePO4 und 
Schichtoxid-Chemien genau gleich, sprich Kohlenstoff/Graphit. (Titanat 
mal außen vor, aber da ist mehr anders)
Beim Überladen kommt immer Wärme raus weil es irreversible 
Zersetzungsreaktionen des Elektrolyten gibt, das ist aber kein 
Überladeschutz sondern schädigt die Zelle massiv. Zusätzlich lagert sich 
wenn die Zelle richtig schlecht gemacht ist Li metallisch an der Anode 
ab und die Struktur der Kathode bricht zusammen. Vorher machts aber 
nochmalerweise schon buff...

Selektierte Zellen heißt übrigens auch nur dass die am Anfang nach einer 
Messung zusammensortiert wurden. Wie das nach ein paar Zyklen ausschaut 
ist schon eine ganz andere Sache (siehe div. Beiträge auf den letzten 
AABC).

Ohne Balancen geht immer wenn man zu laden aufhört wenn die erste Zelle 
die Ladesschlussspannung erreicht hat und zu entladen aufhört wenn die 
erste Zelle die min. Entladespannung erreicht hat. ÜBer die Zeit 
verschenkt man dadurch hald Kapazität

von Carsten R. (kaffeetante)


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rcc schrieb:
> Wo hast Du denn den Schmarrn her?

Was ist das für ein Tonfall?

Wie gesagt, ich dachte bis vor kurzem auch. Lithium-Akku ist 
Lithium-Akku.

Aber:

http://www.hoelleinshop.com/Elektroflug/Akkus-LiPo-Equalizer-Akku-Zubehoer/LiFe-PO4-Lithium-Eisenphosphat/A123-Rundzellen-/Einzelzellen/A123Systems-Einzelzelle-1100-mAh-LiFePO4-mit-Loetfahne-.htm?shop=hoellein&SessionId=&a=article&ProdNr=HN129481&t=49302&c=37737&p=37737

http://de.wikipedia.org/wiki/Lithium-Eisenphosphat-Akkumulator

http://shop.lipopower.de/LiNANOZ-LiFePo4

und hier im Forum:

http://www.mikrocontroller.net/articles/LiFePo4

Einer der führenden Herrsteller, A123 Systems schreibt das selber auch. 
Da suche ich jetzt nicht mehr die passenden Publikationen raus. Ein 
bisschen darf man auch selber machen. Die Akkuchemie ist stabiler, so 
daß sich die Verbindungen nicht sogleich beim ersten Bisschen der 
Überladung zersetzen. Richtig: Bei den anderen Lithium Akkus war es 
bisher so, daß mit der beginnenden Überladung zeitgleich die Erwärmung 
und die irreversible Zersetzung verursacht wurde.

Ich schrieb LiFePo4 ist begrenzt überladetollerant. Die zersetzenden 
Prozesse steigen erst mit zunehmender Überladung an. Natürlich ist 
Hitzentwicklung nicht gut füt Akkus, insbesondere Lithium-Zellen. Aber 
LiFePo-Zellen sind nicht augenblichlich Schrott sobald sie durch 
Überladung ein zusätzliches Grad mehr erreichen. Natürlich ist das nicht 
optimal. Darum der Hinweis auch hier einen Ballancer zu empfehlen. Sie 
sind aber nicht so empfindlich wie die älteren Lithium-Techniken. Bei 
vorsichtiger Überladung, mit verringertem Strom, ist die Schädigung 
erheblich geringer als bei den Vergleichstchniken. Ich schrieb nicht 
sie seien völlig immun gegenüber überladungen

Jetzt hängt es in erheblichem Maße auch davon ab wie die Zellen genutzt 
werden. Durch die erhöhte Tolleranz kommt viel leichter das Szenario 
zustande, daß der Verschleiß durch Alterung, Gebrauch, ungünstige 
Umgebungbedingungen, Lagerung, Überlastung... etc wesentlich höheren 
Anteil an der Abnutzung hat, wohingegen vorher eine Überladung sehr 
häufig bis fast immer erheblich dazu beitrug.

Dadurch kann es dazu kommen, daß je nach Nutzungsprofil die Schädigung 
durch moderates Überladen in den Hintergrund rückt. Es ist daher also 
eher möglich, daß unter bestimmten Vorraussetzungen die Auswirkungen 
der Überladung bzw. die Vorteile eines Ballancers in Anbetracht der 
anderen schädigenden Einflüsse in den Hintergrund treten. Wenn man aber 
perfekte Überlebensbedingungen vorraussetzt und nur auf die Überladung 
schaut, so sieht das natürlich anders aus. Dies ist aber im Allgemeinen 
realitätsfern und ein fast nur akademischer Spezialfall.

So oder so wird ein Ballancer empfohlen. Der Gebrauch eines Akkupacks 
ohne Ballancer wird nicht empfohlen. Diese Frage kann aber eine 
untergeordnete Priorität besitzen. Und das ist bei LiFePo eher der Fall 
als bei den anderen Lithium-Zellen.

von Carsten R. (kaffeetante)


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rcc schrieb:
> Zusätzlich lagert sich
> wenn die Zelle richtig schlecht gemacht ist Li metallisch an der Anode
> ab und die Struktur der Kathode bricht zusammen. Vorher machts aber
> nochmalerweise schon buff...

Das ist schon eher falsch als die Sache mit den LifePos und ihrer 
höheren Robustheit. Das Ablagern von metallischem Lithium ist eine Frage 
der "passenden" Überladung und weniger der Qualität. Mit geeigneter 
Überladung schaffen das auch hochwertige Markenzellen.

"Vorher machts aber nochmalerweise schon buff..."

Das kann man schonmal gar nicht so stehen lassen. Sie können unter 
Umständen buff machen. Meistens weil des Seprator versagt durch 
Perforation oder Überhitzung. Das kann verschiedene Gründe haben.

Die meisten möglichen Ursachen dafür haben aber weniger oder nur 
indirekt mit der Überladung zu tun oder das Zersetzen der Chemie und die 
Entstehung von metalischem Lithium und Wasserstoff ist erst die Ursache 
oder geschieht zumindest durch massive Überladung vorher. Ein buff durch 
Überladung geschieht wenn überhaupt fast immer erst nach dem Entstehen 
von metallischem Lithium und Wasserstoff auf und nicht vorher.

Genau darum sieht an auf nahezu allen Videos in denen LiPos hochgehen, 
daß sie sich vorher aufblähen. Bei den anderen Lithium-Ionen Zellen 
sieht man es nicht so gut, weil es Becherzellen Zellen sind. Da sieht 
man nur wie sie "Dampf" ablassen. Woher kommt der wohl?

Natürlich kann man auch eine Zelle mit einem Bitz überladen. Die macht 
dann gleich buff. Aber ob dann Überladung das richtige Wort ist. 
Überlastung trifft es in dem Falle schon eher.

Es ist viel viel häufiger der Fall, daß sich metallische Lithium absetzt 
als daß die Zellen buff machen. Folglich kann es nicht der Normalfall 
sein, daß die Zellen vorher buff machen.

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