Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Akkupack aus unterschiedlich gealterten Li-Ion Zellen


von Christijan (Gast)


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Ich würde gerne viele gebrauchte Akkus zu einem großen Pack verschalten. 
Die Akkus sind bunt gemischt. Das heißt verschiedene Hersteller, 
verschiedene Restkapazität, verschiedene Innenwiderstände. Wie das halt 
mit gebrauchten Zellen so ist.

Logischerweise dürfen diese maximal mit der Spannung geladen werden, die 
die kleinste Zelle im Pack verträgt. Man könnte höchstens einen 
parallelen Pack z.B. mit 4,2 V Ladeschlussspannung und einen mit 4,3 V 
baue, diese in Reihe schalten und den Balancer auf passende Spannungen 
einstellen.

Wobei ich mir jetzt nicht so ganz sicher bin, ist wie ich die Zellen 
idealerweise gruppiere. Ich werde auf jeden Fall vorher die Kapazität 
der einzelnen Zellen messen. Wenn ich aber jetzt z.B. welche parallel 
schalte, die verschiedene Kapazität, Innenwiderstand und vielleicht 
sogar verschiedene Technologie haben und ich ziehe z.B. 10 A aus einem 
Pack mit 10 Zellen, kommt es doch trotzdem zu großen Unsymmetrien, oder? 
Ich vermute mal, dass dann die besseren Akkus mehr als je 1 A zum 
Gesamtstrom beitragen und die schlechteren Akkus weniger. Dadurch altern 
die guten Zellen viel schneller, weil sie hohe Ströme liefern müssen, 
während die schlechten Zellen erst dann nennenswerte Ströme liefern, 
wenn die guten Zellen schon recht weit entladen sind. Ist das so weit 
richtig gedacht?

Heißt das, dass ich beim Selektieren der Akkus eigentlich nicht nach 
Kapazität, sondern nach Innenwiderstand, bzw. gleiche Spannung bei 
gewünschtem zu entnehmendem Strom achten müsste?

Zum Beispiel: Zelle A hat 1 Ah, Zelle B hat 2 Ah. Beide sollen gleich 
schnell leer sein. Das heißt Zelle B müsste beim doppelten Strom die 
gleiche Spannung haben?

Von diesen parallelen Packs würde ich dann gerne mehrere in Reihe 
schalten. Dafür wäre es dann vermutlich sinnvoll, dass die Packs alle 
eine ähnliche Kapazität haben, auch wenn ein Pack das mal mit mehr oder 
weniger Zellen erfüllt.

Bitte keine Hate Postings wie "schmeiß den Müll weg und kauf was 
gescheites". Ich weiß dass das eine etwas seltsame Sache ist, und dass 
auch selektierte Zellen wieder auseinander driften können bei weiterer 
Alterung. Aber ich würde gerne aus vielen vorhandenen alten Zellen einen 
großen Akku bauen um sie weiter zu verwenden und nicht ein Pack aus 
neuen Zellen.

von Jörg E. (jackfritt)


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Es ist doch egal welche Kapazität die Zellen haben sie werden von den 
anderen Zellen gestützt. Wichtig ist nur die Anfangsspannung wenn du sie 
zu einem parallelen Pack zusammenbaust.
Sonst würde ja jeder parallelgeschaltete Akkupack bei einem Zellendefekt 
komplett zerstört.

Ich habe hier 20 Zellen mit gleicher Spannungslage zusammengeschaltet 
und bisher ist mir keine Zelle zerstört worden. Würde man auch an der 
gefallenen Gesamtkapazität erkennen.

Haben deine Zellen allerdings weniger wie die Hälfte der 
UrsprungsKapazität ist es eine kosten nutzen frage.

von Brillenputzer (Gast)


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Leider schreibst du nicht, um welche Zellen(chemie) es sich handelt. 
Auch nicht, welche Ströme du ziehen möchtest.

Grundsätzlich nur gleiche Zellenchemien parallel schalten. Also keine 
LiIon und LiFePo parallel. Wenn nur geringe Ströme entnommen werden 
sollen, kannst du alles parallelschalten, was Leistung speichern kann. 
Beim seriellen Verschalten sollten die einzelnen Zellen(packs) annähernd 
die gleiche Kapazität haben. Dann noch eine Einzelzellenüberwachung über 
die einzelnen Zelletagen - und fertig ist der Energiespeicher.

Aber daran denken, dass dir Zellen mit hoher Selbstentladung einen 
Strich durch die Rechnung machen werden. Für eine hohe Stromentnahme ist 
so ein "Kraut und Rüben"-Akku nicht geeignet.

von Jörg E. (jackfritt)


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Es ist natürlich sinnvoll die in reihe liegenden packs mit ähnlicher 
kapazität zu bestücken und die einzelzellen zu selektieren, aber das ist 
auch sehr aufwendig. Denn nur so bekommst du auch aus allen packs 
möglichst viel Ladung entnommen.

von Hermann (Gast)


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Brillenputzer schrieb:
> Aber daran denken, dass dir Zellen mit hoher Selbstentladung einen
> Strich durch die Rechnung machen werden.

Gibt es Li-Ion-Akkus mit hoher Selbstentladung?
Meine ca. 100 geretteten Zellen aus defekten Akku-Packs liegen schon 
teilweise mehrere Jahre rum und haben sich noch nicht wesentlich 
entladen. Nur die Packs, die die Elektronik noch drin hatten, waren nach 
einigen Monaten alle.

von Brillenputzer (Gast)


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Hermann schrieb:
> Gibt es Li-Ion-Akkus mit hoher Selbstentladung?

Hoch ist natürlich relativ, wenn ein Akku in Nutzung ist, fällt das kaum 
auf.

Selbst bei den 2300er LiFePo-Wundertüten von A123 habe ich mir nach dem 
Überwintern eines 12s Packs die Augen gerieben. Vor dem Winter auf 50% 
geladen, im Frühjahr hatte eine Zelle 2,6V. Ein paar Zellen hatten noch 
die 50%, der Rest war dazwischen.

Ein originaler Thinkpad-Akku war nach wenigen Ladezyklen und paar 
Monaten liegen in der Schublade platt. Den Pack aufgerissen, ein 
Zellenpaar hatte Unterspannung. Die Elektronik rausgeworfen und den Pack 
anderweitig genutzt. Ein Zellenpaar läuft immer wieder aus dem Ruder, 
ein zweites leicht. Muss die 3 Zellenpaare von Zeit zu Zeit manuell 
angleichen. Ansonsten sind die Dinger Top in Schuss.

von Christijan (Gast)


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Ich dachte dass ich die Akkus mit maximal 0,5 C entlade um sie nicht 
übermäßig zu belasten. Ich werde einfach so viele Zellen parallel 
schalten, dass der Gesamtstrom dann ausreichend ist. Blöd wäre nur wenn 
sich der Strom dann nicht passend zu der Leistungsfähigkeit der 
Einzelzellen aufteilt.

Ich habe den Strom der einzelnen Zellen gemessen, nachdem sie alle voll, 
aber noch an der Ladespannung waren. Ich denke mal, dass diejenigen 
Zellen, deren Strom nicht annährend auf Null geht, auch die höchste 
Selbstentladung haben. Ich dachte aber auch, dass ich noch einmal alle 
Zellen lade, einen Monat liegen lasse und dann sehe wie viel noch übrig 
ist, um die Selbstentladung wirklich zu ermitteln.

Jörg E. schrieb:
> Es ist doch egal welche Kapazität die Zellen haben sie werden von den
> anderen Zellen gestützt.

Dann werden diese anderen Zellen aber überlastet, das würde ich gerne 
vermeiden. Auch wenn sie nicht gleich kaputt gehen, aber auf die 
Lebensdauer geht das bestimmt deutlich. Und auf den Gesamtwirkungsgrad.

Brillenputzer schrieb:
> Leider schreibst du nicht, um welche Zellen(chemie) es sich handelt.
> Auch nicht, welche Ströme du ziehen möchtest.

Das weiß ich ja selbst nicht so genau. Bisher sind alle Zellen aus 
Notebookakkus. Dort sind wohl keine so krassen Unterschiede zu erwarten 
wie zwischen Li-Ion und LiFePO Zellen. Aber es gibt ja noch mehr 
verschiedene Technologien, die sich vielleicht nicht ganz so extrem in 
der Spannung unterscheiden, aber eben doch nicht gleich sind, z.B. der 
bereits erwähnte Unterschied zwischen 4,2 und 4,3 V Ladeschlussspannung.

Noch ein Phänomen was ich seltsam finde: Ein Akkupack hatte eine Zelle 
die keine Spannung mehr hatte. Ich wollte auf feuerfester Unterlage mal 
schauen wie eine Zelle wirklich stirbt wenn man verbotenerweise 
tiefentladene Zellen wieder lädt (nein, ich hätte sie danach nicht mehr 
nutzen wollen). Es floss überhaupt kein Ladestrom mehr rein. Ich hab die 
Zelle dann mechanisch geöffnet und festgestellt, dass sie intern noch 
ihre Spannung hatte. Da war eine Art Folienleiter, der am Metallknopf 
kontaktiert war, dort aber keine Verbindung mehr hatte. Gibt es so etwas 
als Überlast- oder Thermosicherung in der Zelle? Es war keine Elektronik 
drin, die die Zelle abschalten würde. Oder war das einfach schlecht 
kontaktiert und ein Fertigungs- oder Konstruktionsfehler? Beim nächsten 
mal Laden ereilte 4 weiteren Zellen aus dem Pack das gleiche Schicksal. 
Einfach keine Spannung mehr da.

von *.* (Gast)


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Manche Zellen haben einen Mechanismus, der bei Überdruck in der Zelle 
die Verbindung kappt.

von ichbin (Gast)


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Jup
Und wenn Du dann zum Öffnen mit dem Seitenschneider am Bördelrand 
rumknabberst funkts plötzlich noch ordentlich. ;-)

ichbin

von Christijan (Gast)


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Das erklärt einiges. Die Zelle ging ganz schön ab auf einmal als ich mit 
dem Seitenschneider ran ging :-)

von Hermann (Gast)


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Christijan schrieb:
> Ich dachte aber auch, dass ich noch einmal alle
> Zellen lade, einen Monat liegen lasse und dann sehe wie viel noch übrig
> ist, um die Selbstentladung wirklich zu ermitteln.

Dann beachte, dass die endgültige Leerlaufspannung erst nach einiger 
Zeit erreicht wird. Die Spg sackt noch unterschiedlich lange Zeit ab - 
bei machen viele Stunden. Und vergiss nicht, die Temperatur genau zu 
erfassen, sie hat einen großen Einfluss.
Bei meinen Zellen ist nach einem Monat auf die Art keine Selbstentladung 
feststellbar.

von Christijan (Gast)


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Ich dachte dass ich nach einem Monat entlade und dabei messe wie viel 
noch drin ist. Ist vermutlich präziser als nur anhand der Spannung zu 
urteilen.

von Jörg E. (jackfritt)


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Die 18650, die ich bisher in den Fingern hatte, hatten alle eine Art PTC 
die den maximalen Strom auf ca. 12A begrenzt hat. Mehr bekommt man dort 
nur durch parallelschalten raus.

Das wird wohl das Teil sein was du entdeckt hast und was man in 
technischen Zeichnungen zu den Zellen auch erkennen kann.

Am besten nimmst du deinen Strombedarf und schaltest entsprechend 
grosszügig deine Zellen parallel. Ich habe einfach die doppelte Anzahl 
an zellen genommen. Damit das bei dir nicht ausartet einfach die Zellen 
mit weniger als 50% C wegwerfen oder auf alle Packs gleichmässig 
verteilen. Solange du dich nicht im zulässigen Grenzbereich vom 
maximalstrom bewegst, sollten
das deine Zellen wegstecken. Und wenn nich, sind doch sowieso schon 
Schrott ?

von Christijan (Gast)


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PTC glaube ich in dem Fall eher nicht. Dann wäre die Spannung der Zelle 
ja weiterhin messbar, nur eben nicht hoch belastbar. Das ist schon echt 
unterbrochen.

So in der Art mit "doppelte Anzahl an Zellen" hab ich mir das auch 
gedacht. Lieber ein größerer Pack und dafür weniger Risiko Zellen zu 
überlasten. Das ist wohl auch das Konzept vom Tesla. Desto größer der 
Akku, desto langlebiger wird er, weil die Ströme pro Zelle geringer 
werden.

von Hermann (Gast)


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Hermann schrieb:
> Und vergiss nicht, die Temperatur genau zu
> erfassen, sie hat einen großen Einfluss.

Das scheint nicht zu stimmen. Ich habe mal recherchiert und überall nur 
den Temperatureinfluss der Kapazität gefunden - und die ist wohl auch 
nur bei tiefen Temp von großen Einfluss.
Den Verlauf der Leerlauf-Spg gab es nirgends. Vielleicht habt ihr dazu 
Infos.

Ich habe jetzt mal nachgemessen: ein Akkupack in den Ofen gepackt, schön 
lange bei 45°C backen lassen und gestaunt.
Bei 25°C 4,114V und bei 45°C 4,117V.
Also gerade mal nur 3mV bei 20°C. Hätte ich nicht gedacht.

von Ryven (Gast)


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Ich bin für meine 25 Ah Akku Packs die gebrauchten 18650er Zellen 
bestehen, so vorgegangen. Erst die Zellenspannung gemesen, was unter 3V 
war, kommt weg.
Dann auf 4,2V aufgeladen, was dabei warm wurde, weg. Dann auf 3V 
entladen, dabei die Kapazität gemessen.
Dann auf 4.1 V aufgeladen.
Die so vermessenen Zellen in 12er und 16er Pack zusammengestellt.
Mein aktueller Stand sind jetzt ein 48V Akku mit 500 Ah. Der wird weiter 
wachsen.

Zum Messen hab ich die Imax Ba6 Schätzeisen genommen. Durch die größe 
des Akkus reicht das.

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