Spannungsmessung 18650 LI-Ion Akku

[Alex (Gast)]

Hallo,
ich habe hier die Spannung an der 18650 Li-Ion Batterie (2050mah 3.7V 
sanyo) mit dem Fluke Präzisionsmultimeter (6.5 digit) etwa 40 Minuten 
lang gemessen und kann mir den resultierenden Spannungsverlauf irgendwie 
nicht erklären. Die Spannung steigt ( im 10^-4V Bereich) wenn die 
Umgebungstemperatur auf 10 Grad C fällt und sinkt, wenn die Temperatur 
wieder 25 Grad C erreicht. Physikalisch gesehen erwartet man ein 
umgekehrtes Verhalten. Vielleicht hat jemand eine Erklärung.

[Georg A. (georga)]

Thermospannungen in der "falschen" Richtung?

[Hp M. (nachtmix)]

Alex schrieb:
> Physikalisch gesehen erwartet man ein
> umgekehrtes Verhalten. Vielleicht hat jemand eine Erklärung.

Warum erwartest du das?
Der Temperaturkoeffizient der Zellspannung kann positiv, negativ oder 
Null sein.
Nicht wenige andere Systeme, wie etwa der Bleiakku oder der NiCd-Akku, 
haben auch einen negativen Tk.
Das hängt i.W. von der Entropieänderung bei der Entladung ab und diese 
wird von der Chemie der Zelle bestimmt.
Man kann die Höhe und die zu erwartende Änderung der EMK mittels der 
Gibbs-Helmholtz-Gleichung annähernd vorausberechnen.

Vereinfacht gesagt gibt es Systeme, die sich bei der Entladung erwärmen 
und solche, die sich bei der Entladung abkühlen.
Diejenigen, die sich bei der Entladung abkühlen, nehmen Wärmeenergie aus 
der Umgebung auf und verwandeln sie in Nutzenergie.
Da die Ladungsmenge sich bei einem Formelumsatz ja nicht ändert, 
bedeutet diese höhere Nutzenergie eine Erhöhung der EMK, also einen 
positiven Tk.
Entsprechend erwärmen sich Systeme mit negativem Tk der EMK bei der 
Entladung und kühlen sich bei der Ladung ab.

Diese Effekte sind i.d.R. aber klein, wenige mV pro K, und sie haben 
nichts mit der bei schneller Entladung zu beobachtenden Erwärmung von 
Batterien zu tun, welche durch den inneren Widerstand, hauptsächlich des 
Elektrolyten, bedingt ist.

[Old P. (Gast)]

Aha,,,
wie lange war denn Dein Fluke-Präzisionsmöppel schon eingeschaltet?
Einem Diagramm, dass am 1.April aufgenommen wurde trau ich auch erstmal 
nicht ;-)
Wie waren denn die Prüfbedingungen? Nur der Prüfling unter 
Temperaturschwankungen oder auch das Messgerät?
Wie und mit was war der Aufbau verkabelt?
...?
...?

Old-Papa

[Alex B. (sam86)]

Vielen Dank erstmals für alle Antworten =)

@old Papa

*das Fluke-Multimeter war 50 Stunden im Einsatz (wegen einem 
Langzeittest an Batterien)
*die Prüfung fand im Labor statt (etwa 30 qm großer Raum)
* die Temperaturänderung (Außentemperatur (Fenster auf, gemessen 10 grad 
C)) -> Raumtemperatur (Fenster zu) =), ja ich weiß, man kann auch einen 
Offen benutzen
*das Messgerät war auch unter Temperaturschwankungen (kann natürlich 
auch der Grund sein, muss in dieser Richtung weiter recherchieren)
*der Aufbau ist ganz einfach das Fluke und die Batterie
* für den Versuch verwendete ich ganz normale Laborkabel 
(Lamellenstecker 4 mm )
@Hp M.
Werde mich heute mit dem Thema  "Temperaturkoeffizient der Zellspannung" 
auseinandersetzen. Vielleicht steht dazu was im Datenblatt oder im Buch.
DIe Temperaturänderung von 15 grad bewirkt eher keine Änderung vom 
Innenwiderstand, wenn das der Fall wäre, würde die Spannung bei 10 Grad 
sinken und nicht steigen...

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Alex schrieb:
> ich habe hier die Spannung an der 18650 Li-Ion Batterie (2050mah 3.7V
> sanyo) mit dem Fluke Präzisionsmultimeter (6.5 digit) etwa 40 Minuten
> lang gemessen und kann mir den resultierenden Spannungsverlauf irgendwie
> nicht erklären.

Ich auch nicht. Insbesondere deswegen nicht, weil du die Beschriftung 
der y-Achse halb abgeschnitten hast. Was soll der Unsinn?

[Alex B. (sam86)]

Sorry, habe da die Werte abgeschnitten, davor steht überall das gleiche 
3,515XX  , XX sind zu sehen, wie gesagt 10^-4V...

[Dirk K. (dekoepi)]

Ich habe das auch grade geschafft! Schau:

s   ; mV  ; A; °C  ; mAh; Charge/Discharge
1314; 3316; 0; 35.0; 721; Cha.
1315; 3319; 0; 35.0; 721; Cha.
1316; 3319; 0; 34.9; 721; Cha.
1317; 3320; 0; 34.7; 721; Cha.
1318; 3321; 0; 34.7; 721; Cha.
1319; 3321; 0; 34.5; 721; Cha.
1320; 3323; 0; 34.5; 721; Cha.
1321; 3324; 0; 34.5; 721; Cha.
1322; 3324; 0; 34.5; 721; Cha.
1323; 3326; 0; 34.5; 721; Cha.
1324; 3327; 0; 34.5; 721; Cha.
1325; 3327; 0; 34.5; 721; Cha.
1326; 3327; 0; 34.5; 721; Cha.
1327; 3328; 0; 34.5; 721; Cha.
1328; 3329; 0; 34.5; 721; Cha.
1329; 3330; 0; 34.5; 721; Cha.
1330; 3331; 0; 34.5; 721; Cha.
1331; 3331; 0; 34.5; 721; Cha.
1332; 3332; 0; 34.5; 721; Cha.
1333; 3332; 0; 34.5; 721; Cha.
1334; 3332; 0; 34.4; 721; Cha.
1335; 3334; 0; 34.4; 721; Cha.
1336; 3334; 0; 34.4; 721; Cha.
1337; 3335; 0; 34.4; 721; Cha.
1338; 3335; 0; 34.2; 721; Cha.
1339; 3337; 0; 34.2; 721; Cha.
1340; 3336; 0; 34.1; 721; Cha.

Lösung: Ich habe die Zelle mit 2A entladen, und das ist direkt nach 
Entladeschluss. Die Zellspannung erholt sich, die Zelle kühlt zugleich 
ab. 1. April war ein guter Hinweis.

[Hp M. (nachtmix)]

Alex B. schrieb:
> DIe Temperaturänderung von 15 grad bewirkt eher keine Änderung vom
> Innenwiderstand,

Doch, der Temperaturkoeffizient des Leitwertes von Elektrolyten ist 
erheblich, und das ist einer der Gründe, weshalb Autobatterien im Winter 
oft schlapp machen.
Hinzu kommt oft noch, dass die Elektrodenmassen selbst 
Halbleitereigenschaften besitzen und somit in der Wärme besser leiten.

Das alles spielt aber keine  Rolle, wenn man die Zellenspannung stromlos 
misst, wie du es offensichtlich getan hast, denn dann ist der 
Spannungsabfall am Innenwiderstand 0.