Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Lithium Ionen Akku parallel laden


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von Alfred P. (paaalm07)


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Ich stehe vor einem Problem: Baue gerade an einem Gerät das eine lange 
Akkulaufzeit haben soll und zudem einfach zu laden ist.

Idee: zB 3 Li-Ion Akkus parallel und mit bq2057 oder ADP2291 laden an 
einem 5-12V Netzteil.

Zu den Zellen: Panasonic NCR18650A.

(Diskussionon mit "richtigem" Parallelschaltung etc. will ich hier nicht 
anheizen. Dafür gibt es genug andere Threads)

Die Frage die sich mir stellt ist folgende:
Der Ladestrom ist laut Datenblatt mit 1475mAh angegeben, also 0.5C. Ist 
es möglich bei 3 parallelen Zellen mit 1.5C zu laden? Theoretisch ja, 
aber praktisch?

Angenommen keine der 3 Zellen ist defekt. Alle 3 Zellen sind zwar neu 
aber niemals exakt identisch (Fertigungstoleranzen).
Zellen mir höherer Spannung haben einen höheren Innenwiderstand und der 
Strom verringert sich dadurch und vice versa. Die Spannung ist aber 
durch die Parallelschaltung exakt die selbe. Somit hängt der 
Innenwiderstand nur von der Fertigung ab.
Kann man also davon ausgehen das bei 3-fachen Ladestrom eine Zelle 
darunter leidet?
Selbst bei 0.5C Ladestrom müsste dann eine Zelle "die Arme" sein, wird 
aber durch den geringen Strom nicht so schnell defekt.

Sind diese Überlegungen auf dem richtigen Weg oder komplett in die 
falsche Richtung?

von Rainer U. (r-u)


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Alfred P. schrieb:
> Somit hängt der
> Innenwiderstand nur von der Fertigung ab.

Und eben vom Ladezustand. Wenn dann eine Zelle geringfügig mehr strom 
zieht, wird sie etwas schneller laden, somit den Innenwiderstand erhöhen 
und spannungsmäßig die anderen Zellen "einholen".

Parallelschaltung von solchen Zellen ist z.B. in Laptopakkus sehr 
üblich.

kleiner Tip: Ein fertiges Powerpack mit Standard-Ladegerät tut's evtl. 
auch - da sind oft auch solche Zellen drin.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Alfred P. schrieb:
> Der Ladestrom ist laut Datenblatt mit 1475mAh angegeben, also 0.5C. Ist
> es möglich bei 3 parallelen Zellen mit 1.5C zu laden? Theoretisch ja,
> aber praktisch?

Weder noch. Denn bei drei Zellen hast du ja die dreifache Kapazität.
Wenn du den Pack mit C/2h lädst, bist du trotzdem bei 4,5A.

Aber ja, die Frage ist berechtigt. Insbesondere in der CC-Phase der 
Ladung wird sich der Strom ungleichmäßig auf die Akkus aufteilen.
Wenn die Akkulebensdauer wichtig ist, würde ich den Ladestrom etwas 
reduzieren. Auf vielleicht 3 .. 3,5A. Der Einfluß auf die Ladezeit ist 
gar nicht so groß, weil die meiste Zeit in der CV-Phase anfällt.

Hersteller von Akkupacks können die Zellen selektieren und möglichst 
gleiche Zellen für einen Pack verwenden.

von Hans (Gast)


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FYI

https://batteryworkshop.msfc.nasa.gov/presentations/Perf_Safe_Test_Panasonic_Li-Ion_NCR_18650_Cells_JRead.pdf

The cell capacity degrades significantly over the course of 200 cycles 
especially at the C charge and discharge rates at room temperature. 
This capacity degradation is exacerbated at lower temperatures (-10oC)


Die Tabellen in dem Doc sind auch interessant...

73

von THOR (Gast)


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Alfred P. schrieb:

> Die Frage die sich mir stellt ist folgende:
> Der Ladestrom ist laut Datenblatt mit 1475mAh angegeben, also 0.5C.

Nein, die Kapazität ist mit 1475mAh angegeben. 0,5C ist eine Ladekurve 
aus allen Möglichen. 1C gilt schon als Schnellladung, 0,5C ist etwas 
schonender. Daher geben die Hersteller dafür ne Kurve an. Sieht auch 
schöner aus.

> Ist
> es möglich bei 3 parallelen Zellen mit 1.5C zu laden? Theoretisch ja,
> aber praktisch?

Also eigentlich müsstest du bei einer Zelle rechnen:

738mA = 0,5C * 1475mAh

Bei 3 Zellen ergibt sich dann 3 * 738mA = 0,5C * 3*1475mAh.

Wie du siehst kann man die 3 auch rauskürzen. Ergo ist die Zellenzahl in 
Parallelschaltung für das "C" egal, und dafür hat man C auch eingeführt. 
C gibt letzten Endes nur die Zeit an in der die Zelle voll wird, 
unabhängig von der Kapazität dieser.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Axel S. schrieb:
> Alfred P. schrieb:
>> Der Ladestrom ist laut Datenblatt mit 1475mAh angegeben, also 0.5C. Ist
>> es möglich bei 3 parallelen Zellen mit 1.5C zu laden? Theoretisch ja,
>> aber praktisch?
>
> Weder noch. Denn bei drei Zellen hast du ja die dreifache Kapazität.
> Wenn du den Pack mit C/2h lädst, bist du trotzdem bei 4,5A.

Oh f*ck. Da habe ich deinen Fehler gar nicht bemerkt.

1475mAh ist natürlich nicht der Ladestrom, sondern die Kapazität.
Bei Ladung mit C/2h ist der Ladestrom also 738mA für die Einzelzelle. 
Respektive 2,2A für den Pack aus 3 Zellen parallel. Wobei ich 
vorsichtshalber nicht über 1,5 .. 2A gehen würde.

von Alfred P. (paaalm07)


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Erst mal vielen Dank für die reichlichen Kommentare.

Gleich vorweg: mir ist ein Tippfehler unterlaufen: natürlich ist der 
Ladestrom nicht "mAh" sondern "mA".

Und ja... 1475mAh ist 0.5C da die gesamte (volle) Kapazität 2900mAh ist.

Mit 1.5C anstelle von 0.5C bei 3 Zellen bezog ich mich auf die 3-fachen 
Ladung der Einzelzelle (3x 0.5C = 1.5C). Das das sich die 3 dabei 
rauskürzt und es immer 0.5C bleiben werden ist klar. Ausdrucksfehler ;)

Aber egal was jetzt die genauen Zahlenwerte sind: Fakt ist das es "kein 
Problem" ist bei 3 Parallelen Zellen dann auch den 3-fachen Ladestrom 
einer Einzelzelle zu verwenden. Das sind natürlich Maximalwerte, also 
Daumen-mal-Pi etwas weniger um auf Nummer sicher zu gehen.

Zum Tipp mit dem fertigen Powerpack: Jein, es sollte schon ein eigens 
entwickeltes Gerät werden. Soll also nicht sein. Im Notfall dann ;)

von Alfred P. (paaalm07)


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Hier noch ein Link zum Datenblatt: 
https://www.neuhold-elektronik.at/datenblatt/N7187.pdf

von Manfred (Gast)


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THOR schrieb:
> Nein, die Kapazität ist mit 1475mAh angegeben. 0,5C ist eine Ladekurve
> aus allen Möglichen. 1C gilt schon als Schnellladung, 0,5C ist etwas
> schonender. Daher geben die Hersteller dafür ne Kurve an. Sieht auch
> schöner aus.

Wie meinen? Da stand "Panasonic NCR18650A", die haben ganz sicher mehr 
als 1475mAh, werden aktuell mit über 3Ah angegeben.

Kurve? Vergiss das, nach der strombegrenzten Phase macht sich das jede 
Zelle selbst.

-----

In dem konkreten Fall würde ich, genug Zeit vorausgesetzt, trotz 
Parallelschaltung bei 1,5A max. Ladestrom bleiben.

von Alfred P. (paaalm07)


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Manfred schrieb:
> In dem konkreten Fall würde ich, genug Zeit vorausgesetzt, trotz
> Parallelschaltung bei 1,5A max. Ladestrom bleiben.

Kannst du das auch Begründen? Ich würde gerne die Hintergründe 
verstehen.

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