Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Woran erkennt man altersschwache LiIon-Zellen?


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von Daniel (Gast)


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Hallo,

woran kann man altersschwache LiIon-Zellen erkennen?

Habe hier z.B. ein älteres 3.7V-Exemplar, das beim Laden bei 4,17V 
hängenbleibt (also die Ladeendspannung von 4.2V nicht erreicht). 
Außerdem wird die Zelle beim Laden leicht warm, was ich von anderen 
LiIon-Zellen nicht kenne.

Habe hier auch noch einen Konvult LiIon-Zellen aus defekten 
Notebook-Akkus.
Wie kann man hier die funktionierenden Zellen sicher aussortieren?

Wäre es sinnvoll, eine Zelle zum Test voll aufzuladen und danach einen 
Widerstand parallelzuschalten und mit einem Datenlogger die Entladekurve 
aufzuzeichnen oder gibt es andere/bessere Wege?

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Daniel schrieb:
> oder gibt es andere/bessere Wege?
Mein Ladegerät (so ein IMAX B6-AC Derivat) macht das automatisch...

: Bearbeitet durch Moderator
von Daniel (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> IMAX B6-AC Derivat

Klingt interessant.
Kannst du einen Link zu deinem Derivat schicken?

von Εrnst B. (ernst)


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Daniel schrieb:
> gibt es andere/bessere Wege?

Innenwiderstand messen/schätzen. Aufladen, mit Nennstrom belasten, dabei 
schauen wieweit die Spannung einbricht.

von Anon Y. (avion23)


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Daniel schrieb:
> Habe hier z.B. ein älteres 3.7V-Exemplar, das beim Laden bei 4,17V
> hängenbleibt (also die Ladeendspannung von 4.2V nicht erreicht).

Unwahrscheinlich. Einfach mehr Leistung rein, dann steigt auch die 
Spannung ;)

von min (Gast)


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kaputte Zellen verlieren nach dem Laden langsam Spannung. Das mögen ein 
paar
mV/pro Tag sein oder mehr. Zellen die beim oder nach dem Laden merklich
warm werden/bleiben, würde ich sofort aussortieren. Meine Erfahrung ist, 
dass sich auch tiefentladene Zellen (U < 1V), gut nutzbar für diverse 
Projekte, wieder in Leben bringen lassen.

von Daniel (Gast)


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Εrnst B. schrieb:
> Innenwiderstand messen/schätzen. Aufladen, mit Nennstrom belasten, dabei
> schauen wieweit die Spannung einbricht.

Kann man den Nennstrom aus der Kapazität abschätzen, wenn das Datenblatt 
fehlt?


Anon Y. schrieb:
> Daniel schrieb:
>> Habe hier z.B. ein älteres 3.7V-Exemplar, das beim Laden bei 4,17V
>> hängenbleibt (also die Ladeendspannung von 4.2V nicht erreicht).
>
> Unwahrscheinlich. Einfach mehr Leistung rein, dann steigt auch die
> Spannung ;)

Aber nur hier drin:
Beitrag "Re: Quick&dirty - schnelle Problemlösungen selbst gebaut"
;)


min schrieb:
> kaputte Zellen verlieren nach dem Laden langsam Spannung. Das mögen ein
> paar
> mV/pro Tag sein oder mehr.

Selbstentlader fliegen bei mir auch zeitnah raus.


min schrieb:
> Meine Erfahrung ist,
> dass sich auch tiefentladene Zellen (U < 1V), gut nutzbar für diverse
> Projekte, wieder in Leben bringen lassen.

Könnte für uC-Schaltungen und Schaltungen, die nicht so viel I brauchen, 
interessant sein.
Die Kunst ist hier natürlich, die superguten von den mittelguten Zellen 
zu trennen.

von Pete K. (pete77)


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Daniel schrieb:
> Wäre es sinnvoll, eine Zelle zum Test voll aufzuladen und danach einen
> Widerstand parallelzuschalten und mit einem Datenlogger die Entladekurve
> aufzuzeichnen oder gibt es andere/bessere Wege?

Vielleicht eine elektronische Last?
https://www.aliexpress.com/item/9-99A-60W-30V-Constant-Current-Electronic-Load-Discharge-Battery-Capacity-Tester/32749298179.html

von Εrnst B. (ernst)


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Daniel schrieb:
> Kann man den Nennstrom aus der Kapazität abschätzen, wenn das Datenblatt
> fehlt?

Versuch's mit 1C…2C, passt bei

Daniel schrieb:
> LiIon-Zellen aus defekten Notebook-Akkus

von der Größenordnung. Bei Modellbau-Akkus deutlich mehr, aber da steht 
das meist in werbefreundlichen knallbunten Buchstaben drauf.

: Bearbeitet durch User
von michael_ (Gast)


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Daniel schrieb:
> Habe hier z.B. ein älteres 3.7V-Exemplar, das beim Laden bei 4,17V
> hängenbleibt (also die Ladeendspannung von 4.2V nicht erreicht).

Steht das drauf, bist du sicher mit den 3,7V?
Es gibt ja auch welche mit 3,6/4,1V.

von Daniel (Gast)


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michael_ schrieb:
> Steht das drauf, bist du sicher mit den 3,7V?

Yo, 3.7V steht drauf. Heute ließ er sich dann mühelos zuendeladen ohne 
sich zu erwärmen. Merkwürdig. Mit 2,7 Ohm überbrückt bringt er noch 
3,5V.


Εrnst B. schrieb:
>> Kann man den Nennstrom aus der Kapazität abschätzen, wenn das Datenblatt
>> fehlt?
>
> Versuch's mit 1C…2C, passt bei

Habe jetzt mehrere vollgeladene 3V7-2600mAh-Zellen getestet. Mit 2,7 Ohm 
10s lang überbrückt haben die meisten noch eine U von 3,5V. Manche 
liegen etwas darunter, der schlechteste hat nur noch 3,0V.
Kann man dann davon ausgehen, dass die 3,5V-Kandidaten so weit ok sind?

von Εrnst B. (ernst)


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Daniel schrieb:
> dass die 3,5V-Kandidaten so weit ok sind?

Macht Pi-Mal-Daumen ein halbes Ohm Innenwiderstand. Das für 
hoch-kapazitive Noteboook-18650er m.M.n noch OK.
Hängt natürlich auch von der geplanten Anwendung ab. In einen 
Akkuschrauber brauchst du die nicht mehr einbauen.

von Peter M. (r2d3)


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Daniel schrieb:
> Wäre es sinnvoll, eine Zelle zum Test voll aufzuladen und danach einen
> Widerstand parallelzuschalten und mit einem Datenlogger die Entladekurve
> aufzuzeichnen oder gibt es andere/bessere Wege?

Der besseren Vergleichbarkeit wegen ist es sinnvoll, die Zellen mit 
konstantem Strom zu entladen. Eine simple operationsverstärkerbasierte 
Konstantstromsenke findest Du hier:

http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/pstst1.htm

Nichts ist so aussagekräftig, wie eine Entladekennlinie, wenn Du 
mitloggst!

Daniel schrieb:
> Habe jetzt mehrere vollgeladene 3V7-2600mAh-Zellen getestet. Mit 2,7 Ohm
> 10s lang überbrückt haben die meisten noch eine U von 3,5V. Manche
> liegen etwas darunter, der schlechteste hat nur noch 3,0V.
> Kann man dann davon ausgehen, dass die 3,5V-Kandidaten so weit ok sind?

Ich entlade nicht mit so hohen Strömen. Such' Dir einfach ein paar 
Datenblätter von Akkus vergleichbarer Kapazität heraus. Da sind oft 
Entladediagramme drin enthalten und damit kannst Du Deine Werte 
vergleichen.

: Bearbeitet durch User
von Manfred (Gast)


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Εrnst B. schrieb:
> Macht Pi-Mal-Daumen ein halbes Ohm Innenwiderstand. Das für
> hoch-kapazitive Noteboook-18650er m.M.n noch OK.
Das ist Schrott oder ein Meßfehler.

Aussagefähige Meßkurven findet man bei:
http://www.dampfakkus.de

z.B. für einen LG:
http://www.dampfakkus.de/akkutest.php?id=70

von ASinus (Gast)


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Manfred schrieb:
> Aussagefähige Meßkurven findet man bei:

Na ja. Sind Kurven von neuen, gesunden Akkus.

Wundert mich, daß sich Manfred noch nicht gemeldet hat.
Zur Beurteilung von schwächelnden Akkus hat er ganz ausgezeichnete 
Aufzeichnungen.

@Daniel

mach dir bitte mal den Spaß und wiederhole deinen "Hochstromtest" mit 
den schwächsten Akkus morgen noch mal.
Mal ne Stunde mit 200-500mA entladen (Wert ist nicht wichtig, du mußt 
nur in die Konstantromphase kommen), dann wieder voll laden, Stunde 
warten  und dann den Test.
Bin gespannt, ob du zum selben Schluß kommst, wie ich.

von Manfred (Gast)


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ASinus schrieb:
> Manfred schrieb:
^^^^^^^^^^
> Wundert mich, daß sich Manfred noch nicht gemeldet hat.
Scherzbold :-)

> Zur Beurteilung von schwächelnden Akkus hat er ganz ausgezeichnete
> Aufzeichnungen.
Danke! Suche doch bitte mal nach und verlinke die zwei Threads, wo ich 
die dargestellt hatte.

> Na ja. Sind Kurven von neuen, gesunden Akkus.
Klar, aber auch bei gut gebrauchten sollte der Ri nicht so stark 
angestiegen sein.

von ASinus (Gast)


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Manfred schrieb:
>> Wundert mich, daß sich Manfred noch nicht gemeldet hat.
> Scherzbold :-)

Hmmmpf - Panne Sorry

Manfred schrieb:
> Suche doch bitte mal nach und verlinke die zwei Threads, wo ich
> die dargestellt hatte.

Da muß ich nicht lange suchen!
Manfred schrieb:

Werde dann morgen mal die Selbstentladung der Probanten prüfen und 
berichten.
Wird Zeit.

Den Thread mit dem Zellenvergleich muß ich wohl doch suchen...

Manfred schrieb:
> Klar, aber auch bei gut gebrauchten sollte der Ri nicht so stark
> angestiegen sein.

Theoretisch nicht.
Bin gespannt. Ich gehe aber davon aus, daß sich das bei Daniels erneuter 
Messung ändern wird.
Eine schlüssige Erklärung dafür hab ich allerdings nicht.

Das Verhalten, daß Zellen beim ersten Ladeversuch die 4,2V nicht 
erreicht haben, sich es dann nach einer Pause noch mal "überlegt" haben, 
konnte ich aber auch schon beobachten.
War aber auch noch kein Ausschusskriterium.
Einzig die Zellen, die schon mal unter 2 Volt waren, sind bisher 
zuverlässig nach etwa drei Zyklen zusammengebrochen...

von Joachim S. (oyo)


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Lothar M. schrieb:
> Daniel schrieb:
>> oder gibt es andere/bessere Wege?
> Mein Ladegerät (so ein IMAX B6-AC Derivat) macht das automatisch...

So ein imax B6-Derivat habe ich auch, und ich weiss auch, wie ich bei 
Bedarf die Daten des Gerätes am PC erfassen und daraus z.B. einen 
Graphen erzeugen könnte.
Aber was müsste ich denn da sinnvollerweise konkret tun, um die 
"Vitalität" einer Zelle einschätzen (und am besten irgendwie 
quantisieren) zu können?

Konkret geht es mir persönlich vor Allem um NiMH-Akkus im 
AA-/AAA-Batterie-Format. Von denen habe ich eine ganze Reihe, und einige 
davon sind vermutlich schon tiefenentladen worden oder aus anderen 
Gründen bereits ziemlich hinüber.
Und für die hätte ich idealerweise gerne irgendeine Kennzahl, die mir 
möglichst sinnvoll ermöglicht
- einzuschätzen, wie gut die entsprechende Zelle in etwa noch ist, und 
zu schlechte auszusortieren
- meine NiMH-Akkus nach dieser Kennzahl zu sortieren; vor Allem, weil 
ich in die meisten Geräte zwei oder mehr NiMH-Akkus in Reihe einsetzen 
muss, und es ja vermutlich sinnvoll ist, da einigermassen gleich gesunde 
Akkus einzusetzen

Wäre dazu folgende Vorgehensweise sinnvoll:
1. Den Akku mit dem Ladegerät erst einmal voll aufladen
2. Den Akku mit dem Ladegerät mit z.B. 0.2A entladen, und dann als 
Kennzahl einfach die Zeit vom Start des Entladevorgangs bis zum 
Erreichen der Entladeschlussspannung (Bei NiMH üblicherweise glaube ich 
1.0V?) nehmen
? Oder was wäre noch sinnvoller?

von ASinus (Gast)


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Joachim S. schrieb:
> Wäre dazu folgende Vorgehensweise sinnvoll:

Deine Idee ist schon mal nicht falsch.

Die absoluten Werte sind erstmal nicht sooo wichtig, sie müssen nur 
immer gleich sein - (bei gleichen Akkus).
Sonst vergleichst du Äpfel mit Birnen.

Zellen, die lange rumgelegen haben, ändern ihr Verhalten während der 
ersten drei/vier Zyklen drastisch.
Manche brechen zusammen und sind dann definitiv Schrott,
manche erholen sich wieder.

Es gibt dann noch ein paar weitere, interessante Werte.
Für eine erste Vorsortierung kannst du aber schon mal nach deiner Idee 
vorgehen.

Berichte bitte von deinen Erfahrungen, damit wir auch etwas "lernen" 
können.

von Peter M. (r2d3)


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Joachim, die Erklärung zu dem Diagramm folgt noch...

@Admins, warum wird meine schöne, scharfe 85kB große PNG-Grafik noch 
einmal weiter automatisch auf 40 kB komprimiert?!

: Bearbeitet durch User
von ASinus (Gast)


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Peter M. schrieb:
> ...warum wird meine schöne, scharfe 85kB große PNG-Grafik noch
> einmal weiter automatisch auf 40 kB komprimiert?!

Macht nichts, ist so auch schon sehr gut zu erkennen!

Danke schon mal !

Freue mich, auf deine Beschreibung!

von Manfred (Gast)


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Joachim S. schrieb:
> Konkret geht es mir persönlich vor Allem um NiMH-Akkus im
> AA-/AAA-Batterie-Format.

Wieso kommen jetzt auf einmal NiMH in diesen Thread? Die Frage war 
LiIon, deren Verhalten ist deutlich anders als jenes von dem 
NiMH-Gelumpe.

von Joachim S. (oyo)


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Manfred schrieb:
> Joachim S. schrieb:
>> Konkret geht es mir persönlich vor Allem um NiMH-Akkus im
>> AA-/AAA-Batterie-Format.
>
> Wieso kommen jetzt auf einmal NiMH in diesen Thread? Die Frage war
> LiIon, deren Verhalten ist deutlich anders als jenes von dem
> NiMH-Gelumpe.

Ich weiss, das eigentliche Thread-Thema betrifft speziell LiIon.
Da ich mein Anliegen/meine Frage aber für mit der Ausgangsfrage sehr nah 
verwandt hielt, und (evtl: fälschlicherweise) davon ausgegangen bin, 
dass die grundsätzliche Vorgehensweise zum Erkennen altersschwacher 
Akkus (bzw. das Messen ihrer "Vitalität") bei LiXX und NiMH sehr ähnlich 
ist, hielt ich es für angebrachter, mich mit meiner Frage kurz in diesen 
Thread einzuklinken, statt extra einen neuen Thread zu eröffnen.

Falls das eben doch eine Fehleinschätzung war: Sorry dafür.

@Peter M.: Danke für Dein Bemühen, ich bin sehr an Deiner angekündigten 
Erklärung interessiert. Danke auch an Dich, ASinus, für Dein Posting.

von Bitwurschtler (Gast)


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Daniel schrieb:

> woran kann man altersschwache LiIon-Zellen erkennen?

Am Verfallsdatum, alternativ Non-Volatile Zähler für Ladezyklen.

von Peter M. (r2d3)


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Erläuterung zum Diagramm

Vorgeschichte:
Nachdem einige externe 2,5''-Festplatten im externen Gehäuse nicht am 
USB- 2.0-Port starten wollten, beschloss ich, mir eine externe 
Stromversorgung bestehend aus 6 Mignonzellen und einem Spannungsregler 
für 5V nebst Unterspannungswarnung zu basteln.

Es stellte sich heraus, dass die Festplatten auch an der externen 
Spannungsversorgung ihren Dienst verweigerten. Die Mignonzellen waren 
jedoch frisch geladen. Nachmessen ergab, dass die Spannung enorm 
einbrach, was ich mir nicht erklären konnte.

Hauptteil: Akkuprüfung
Daraufhin ergab sich das Anschlussprojekt: Ermittlung der Kapazität von 
NiMH-Akkus mittels Aufzeichnung der Entladekurve am Computer.

Damals gab es noch keine schönen Fertiglösungen wie den wunderschönen 
SkyRC MC3000-Rundzellenlader, den ich mir jüngst zugelegt hatte.

Ausgangspunkt war eine einstellbare Last, die es mir erlaubte, die Akkus 
mit Konstantstrom zu entladen.

Der Vergleichbarkeit wegen habe ich alle Zellen, auch die 
unterschiedlicher Kapazität mit 500mA konstant entladen.
Die Messfrequenz betrug 4 Werte pro Minute und bei Spannungen unter 
900mV wurde die Entladung unterbrochen.

Nachgebaut habe ich die Stromsenke aus 4. unter
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/pstst1.htm
Ich meine, anstelle des Lasttransistors hatte ich einen MOSFET 
verwendet.
Das ganze habe ich mit 2 USB-Interfaces kombiniert.

Mit montiertem Kühlkörper lassen sich auch LiIo-Akkus mit 500mA 
entladen.

Nachdem ich meinen ganzen Mignon-Fundus durchgemessen hatte, habe ich 
etwa die Hälfte aller Akkus entsorgt.
In der obigen Grafik haben nicht alle Akkus dieselbe Nennkapazität.

In erster Näherung ist für mich die gemessene Akkukapazität ein Maß für 
die Akkugüte.
Aus meinem Entladediagramm ergibt sich, dass das nicht mehr als eine 
Faustregel ist!

Letzten Endes bestimmt die Abschaltspannung des Verbrauchers, wieviel 
Kapazität (im Sinne von Ladung, also Ah) man entnehmen kann.

Betrachtet man die rote Entladekurve, die bei etwa 1140mV beginnt und 
vergleicht die mit den beiden grünfarbenen, die bei etwa 1060mV 
beginnen,
so suggeriert die längere Laufzeit der beiden grünfarbenen Kurven, dass 
diese besser sind, wenn man nur auf das Kriterium "entnehmbare 
Kapazität" schaut.

Berücksichtigt man die abgegebene Energiemenge, so muss man die 
Akkuspannung unter Last mit einbeziehen. Da mit Konstantstrom entladen 
wird, kann man die 500mA einfach mit dem Durchschnittswert der Spannung 
bis zum Erreichen der Entladeschlussspannung multiplizieren.
Aber diese Schlussspannung ist vollkommen irrelevant, wenn der 
elektrische Verbraucher schon vorher bei höherer Spannung abschaltet, 
dann nämlich ist die Restenergie im Akku nicht mehr verwertbar.

Selbst die Berechnung der entnehmbare Energie ist reine Theorie, wenn 
man nicht die spezifische Abschaltspannung des Verbrauchers 
berücksichtigt.
Diese Abschaltspannung wird im folgenden nicht berücksichtigt.
Das Diagramm suggeriert, dass die Verbraucher bis zu einer 
Batteriespannung von nur 900mV problemlos arbeiten, was 
wirklichkeitsfern ist.

Betrachtet man nun im obigen Beispiel die abgegebene Energiemengen, so 
reicht ein Blick auf die paarweisen Schnittflächen zwischen der roten 
Kurve und jeweils einer grünlichen.
Bis 3:30 liegt die rote Kurve über der grünlichen.
Der rote Akku erscheint damit überlegen.
Die Fläche dazwischen ist das Mehr an Energie, dass der zur roten Kurve 
gehörige Akku liefert.
Nach 3:30 ist es umgekehrt, die grünen Akkus liefern mehr Spannung.
Die Differenzfläche nach 3:30 ist aber viel kleiner als die vor 3:30.
Das heißt, die Mehrspannung der Akkus mit der grünlichen Kurve nach 3,5h 
führt in der Summe nicht zu mehr Abgabe von Energie.
Unter dem Aspekt abgegebener Energie ist der Akku mit der roten Kurve 
besser.

Ohne Kenntnis der Abschaltspannung des Verbrauchers gilt:

Ein Blick auf das Diagramm hilft dabei, Akkus zu passenden Gruppen 
zusammenzufügen, die in einem Gerät werkeln sollen.

Ersatzweise misst man Batterien unter Last, entweder aufwendiger mit 
Konstanstromsenke oder einfach mit Belastungswiderstand.

Was dann unter 1000mV Spannung liegt, ist Schrott.
Bei höheren Spannungen hängt es von der Gerätetoleranz ab, ob die Akkus 
noch verwertbar sind.

LED-Taschenlampen mit step-up-Wandler können vermutlich auch noch mit 
den Zellen klarkommen, die unter Belastung zwischen 1000 und 1100mV 
liegen.

Bei mir wären diese Akkus für alle anderen Geräte ungeeignet.

Verdächtig sind in meinen Augen auch Akkus mit höhere Spannungslage, die 
im Verlauf der Entladung einen Spannungsanstieg aufweisen.

Fazit
Wer keine Entladekurven aufzeichnen will oder kann, behilft sich mit 
einer simplen Spannungsmessung unter der Last eines passenden 
Widerstands oder einer kleinen Konstantstromsenke.

Am angenehmsten ist es, wenn man Vergleichswerte für frische Zellen hat.
Dann kann man den eigenen Batteriepool auch unter dem Aspekt bewerten, 
um wieviel schlechter die Altakkus gegenüber den Frischzellen sind.

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von ASinus (Gast)


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Joachim S. schrieb:
> Danke auch an Dich, ... für Dein Posting.

Gerne.
Dank dir, fürs Bedanken.
Wegen Threadpiraterie (da muß ich Manfred mal wieder recht geben),
hast du natürlich nur Infos bekommen, die ich dir bei Li-Ion auch 
gegeben hätte.
Daher auch keine konkreten Zahlen oder Empfehlungen.

Andererseits gibt es schon parallelen bei der ersten Beurteilung und 
Sortierung von Schrottzellen beider Chemie.
Daher würde mich Peters Zuordnung seiner Kennlinien schon interessieren.
Sind immerhin auch einige interessante "Anomalien" dabei.

Beitrag #4965688 wurde vom Autor gelöscht.
von Joachim S. (oyo)


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Peter M. schrieb:
> Erläuterung zum Diagramm

Vielen Dank nochmal für Deine ausführlichen Erläuterungen, das hat mir 
wirklich sehr geholfen.
Insbesondere hat mich das Diagramm (mit den für mich doch teilweise 
unerwartet vielseitigen Kurvenverläufen) überzeugt, für meine NiMH-Akkus 
auch solche Entladungskurven aufzuzeichnen - statt zu versuchen, meine 
Akkus nur anhand eines einzigen Wertes vergleichen und ordnen zu wollen.

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