Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Welche Batterie für geringen Außendruck (Stratosphärenballon)


von Max M. (max_m1)


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Hi Leute,

Welcher Batterietyp ist eigentlich am besten für große Höhen (=niedriger 
Luftdruck) geeignet?

Ich meine jetzt u.a. auch in Hinsicht auf "Ausgasen" (aufrund des 
geringeren Lufdruckes) und Explosionsgefahr (Druckdifferenz 
Batterie-Innenleben zu Umgebungsdruck).

mfg

von Max D. (max_d)


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Dein größeres Problem dürfte die Kälte sein. Kalter Akku/Batterie 
schafft nicht gerne.

von Sebastian (Gast)


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Hallo,

wie viel Kapazität enötigst Du? Wiederverwendbar oder nicht?

Nimh LowSelfDischarde oder Liion(Lipo4 oder Nickel Mangan). Blei ist zu 
schwer.

SAFT ist eine gute Adresse, die haben in jedem Fall was geeignetes, da 
kannst Du auch wehen konventioneller Akkus die nicht für Space sind 
anfragen ob die prinzipiell geeignet sind. Man will ja nicht dass die 
"Rupture-Disk" den Akku entgast und dass Elektrolyt wegen dem geringen 
Druck anfängt zu kochen.

Wenn Du tags fliegstkannst Du ebentuell auch eine Solarzelle nehmen, Du 
fliegst ja über den Wolken. Ich denke bei 30-40km Höhe hast Du auf fast 
das thermische Verhalten von Vakuum,...  ich denke da musst Du mal 
Fachliteratur blättern. Eventuell oben Hitzeschutz, unter schwarz zur 
Abstahlung von Wärme.

Space ist interessant,...ist es ein Privatprojekt oder kommerziell?

Grüße

Seppel

von knollo (Gast)


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Hallo !
Ich hab' vor langer Zeit mal einen Wetterballon gefunden, da waren 
normale R6-Batterien zur Stromversorgung drin, eventl. etwas Bessere. 
Die waren in einer passenden Styropor-Schachtel drin - gegen die Kälte.
MfG

von Fipsel (Gast)


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Hi,

ich habe etwas Erfahrung im Bereich Weltraum und Batterie...

Um es kurz zu machen: Man nimmt teure Batterien, die sowohl chemisch als 
auch mechanisch genau auf die Bedürfnisse zugeschnitten sind (u.A. 
SAFT), oder man qualifiziert sich COTS Zellen. Eine häufig benutzte 
Zelle sist z.B. die hard carbon 18650 Zellen von Sony. Diese werden 
Chargenweise gekauft, selektiert und Qualifiziert.

Beides kostet salopp gesagt ein Arsch voll Geld.

Es gibt eine Menge an Dokus zu dem Thema.
ABSL arbeitet z.B. mit den besagten 18650 Zellen. Diese werden u.A. auch 
von Deep Space Missionen der ESA und NASA benutzt. SSTL war eine der 
ersten Firmen die COTS Zellen Qualifizierten. Wenn es an Zellen geht, 
die bei geringer Temperatur noch Energie halten sollen, nimmt man 
versuchsweise auch schon mal LiFePo4 Chemien. Zellen Beheizen ist 
natürlich auch oft erforderlich.

Google mal nach "NASA Battery Workshop", da gibt es duzende Artikel zu 
den Themen


Ein ganz interessanter Bericht/Forumseintrag ist dieser: 
https://speakev.com/threads/long-term-care-of-your-tesla-battery-its-not-rocket-science-maybe.6705/

Wenn man den gelesen hat, weiß man, wo Tesla seine Idee her hat und wie 
diese Idee aus dem Weltraum auf die Erde gekommen ist :)

von Fragant (Gast)


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Gegenfrage: warum hast du für diese Frage genau dieses Unterforum 
ausgesucht? Was hat das mit Microcontrollern zu tun?

von Sebastian (Gast)


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Hallo,

das ganze Tesla-Konzept stammt eigentlich nicht von Tesla, sondern von 
AC-Propulsion.

Was Max Max noch nicht beantwortet hat ist die Frage ob Primärzellen, 
oder aufladbar.

Faktisch müsste er auch BMS für die zellen haben dass die extremen 
bedingungen berücksichtigt, keine einfache Aufgabe, man muss ein 
Batterie-Modell haben, eventuell temperieren,... .

Wenn's er nur am Tag fliegt, ist eine Solarzelle und ein großer 
Kondensator(Mil oder mind. Automotive Grade) eventuell gar keine 
schlechte Lösung, oder?

Grüße

Sebastian

von Fipsel (Gast)


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Sebastian schrieb:
> Wenn's er nur am Tag fliegt, ist eine Solarzelle und ein großer
> Kondensator(Mil oder mind. Automotive Grade) eventuell gar keine
> schlechte Lösung, oder?

Wenn du auf Supercaps hinaus willst, sind die zwar toll was Impulsströme 
angeht, aber von der Energiedichte sind diese einfach zu schwer und/oder 
zu groß. Sie werden eh meist (also in den aktuellen Forschungsstudien) 
als Hybrid (Akku/Cap) benutzt um die Akkus vor Peaks zu schonen.
Ein aktuelles ESA Forschungsprojekt hierzu ist aktuell dies: 
https://artes.esa.int/news/supercapacitors-space mit einer Tschechischen 
Firma die COTS Zellen evaluiert.

Primärzellen sind natürlich auch super! Philae (der Kind-Sonde von 
Rosetta) hatte neben solargeladenen Akkus (übrigens ein ABSL 18650 Pack) 
Primärzellen von Saft [Pack entwickelt von CNES (das franzäsiche Pondont 
zur DLR)], welche Kommerziell sind (LSH-20 mit 3,6V @ 13Ah) und auf alle 
erdenklichen Gebrächen getestet wurden. - Diese versorgten übrigens auch 
die Sonde, nachdem sie unglücklich im Schatten landeten. Die Zellen 
haben idealerweise einen sehr tiefe Operationstemperatur von bis zu 
-60°C (bei verringerter Gesamtkapazität) was den Einsatzzweck entgegen 
kam.

von Fipsel (Gast)


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Kurze Korrektur:

Aus der LSH 20 wurde eine spezielle Version, die LSH 20 HTS.
Sie ist ähnlich zur std. LSH 20, wurde aber von der Kapazität etwas 
beschränkt (vermutlich um bei allen Temperaturen zuverlässige 
Kapazitätszahlen zu erlangen). Link: 
http://www.saftbatteries.de/local-sites/germany/pdf/55-05_germ.pdf

Aber für einen "Stratos Ballon" (ich denke mit einer begrenzten 
Einsatzzeit und geringem Gewicht) wäre eine std. LSH 20 (o.Ä.) alleine 
schon wegen ihrer Energiedichte und Temperaturbereich eine Überlegung 
wert!

von Peter D. (peda)


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Unterdruck ist in der Regel nicht kritisch, da der Druckunterschied nie 
1bar überschreiten kann.
Nimmt man eine druckfeste Zelle die für >2bar spezifiziert ist, dann 
geht die auch für beliebigen Unterdruck.

von Fipsel (Gast)


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Auch dazu gab es schon viele Untersuchungen - vornehmlich mit den 
eingeschweißten Zellen, den so genannten "Coffee Bag" LiPos.
Diese blähen sich ungeschützt auf, was für eine Trennung zwischen Anode 
und Kathode sorgt. Darum werden diese, wenn sie z.B. für Cubesatz 
benutzt werden durch eine Mechanische Spannvorrichtung in Form gehalten. 
Hier ganz gut zu sehen: 
https://www.clyde.space/products/48-10whr-cubesat-battery -> Die Zelle 
ist zwischen zwei Platten Verkeilt, so das diese sich nicht aufblasen 
kann.

Einige Zellen (vornehmlich Rundzellen) haben auch "Blow Off" 
Membranen/Ventiele, die gerne im Vakuum zu früh oder ungewollt öffnen 
und das Elektrolyt in die Freiheit entlassen (poetisch: "Der Weltraum, 
unendliche Weiten...").

Aber wie gesagt, "Max Max" sollte schon mit ein paar weiteren Infos 
rüber kommen.

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