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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 18650 ICR INR hoher Strom


Autor: Gaßtgeber (Gast)
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Ein Akkuschrauber der mit einer 18650 Zelle funtioniert und dabei 5A 
zieht hat einen LGCH118650. Dürfte ein INR Akku sein wie bei Akkutools 
üblich. Hab aber mal ne ICR vom Laptop probiert, geht genauso gut. Wird 
auch nicht warmm, sollte also ok sein. Würde so eine Zelle schneller 
verschleißen? Wie würde sich das in der Praxis bemerkbar machen?

Autor: Armin X. (werweiswas)
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Hi

Ich bin normal nicht so empfindlich was LiIon Akkus angeht.
Aber Laptopzellen haben in Akkuwerkzeugen nichts zu suchen!
Dein Schrauber mag ja funktionieren, aber der gönnt sich auch schnell 
mal 20A aus dem Akku. Und da ist die Laptopzelle hoffnungslos 
überfordert. Bei einer Serienschaltung wird da eine schwächelnde Zelle 
ganz schnell auch mal umgepolt.
Kauf dir lieber bei Akkuteile.de ein paar geeignete hochstromfähige 
Zellen und verbastle diese. Da hast Du mehr und wesentlich länger davon.

MfG

Autor: Gaßtgeber (Gast)
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Stimmt seh ich bei nem großen Schrauber genauso. Was ich hab ist ein 
kleiner Minischrauber, der zieht wenn ich ihn blockiere so 5-6A und es 
ist nur eine einzige 18650.

Autor: Armin X. (werweiswas)
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Moin
Dann kannst Du das so machen.
Aaaber...
Spendiere dem Schrauber eine weiße LED mit Vorwiderstand als 
Kontrollleuchte die an ist wenn der Motor läuft. Wenn die nur noch 
schwach leuchtet ist der Akku leer und muss gewechselt bzw geladen 
werden!

Autor: Gaßtgeber (Gast)
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Das lustige ist, dass ich den Rechts und Linkslauf dadurch ändere, dass 
ich den Akku anders rum einlege. D.h. Die Led bräuchte einen 
Gleichrichter, und das ist mir zu umständlich.

Ich hab schon längere Zeit ungeschützte 18650 ICR für Taschenlampen im 
Einsatz. Und die Lampen werden so ab 3,3V schnell sehr dunkel. Auch der 
Akkuschrauber dürfte dann schon vorher schlapp machen, weil die Liion 
Akkus wenn sie leer sind auch nur noch kleine Ströme abgeben können. Dh. 
man braucht diese Schutzelektronik überhaupt nicht. Auch diese BMS sind 
nicht immer nötig, im Bosch ixo ist keines drin. Es reicht wenn man die 
Zellen ab und zu mal nachmisst ob sie überhaut abweichen.

Wenn man die Taschenlampe ausversehen in der Tasche anschaltet und sie 
den Akku vollständig leersaugt, dann würde die Elektronik sinnvoll sein. 
Dann kann zwar die Kapazität vom Akku etwas leiden, aber gefährlich wird 
das nicht. Nur wenn man die Akkus umpolt oder ständig auf 0V entlädt 
kann ich mir vorstellen, dass sie gefährlich werden können. 
Normalerweise merkt man ja dass ein Akku nicht mehr ok ist wenn er eine 
hohe Selbstentladung bekommt. D.h. die Spannung sinkt nach ein paar 
Tagen unter 4V. Oder er wird beim Laden und Entladen warm. Dann ist er 
Schrott. Auch ist es ein Unterschied ob man einen 3.4Ah oder einer 2.2 
Ah Akku hat. Desto dichter die Energie, desto mehr Gefahrenpotential hat 
der Akku.

Gute Akkus haben ja nen Kurzschlussschutz. Spannung wird temporär oder 
gar ganz vom Pluspol getrennt. Aber quetscht man den Akku dann nützt 
auch das nichts mehr, das ist der worstcase.

Autor: Dirk D. (onemintyulep)
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Gaßtgeber schrieb:
> Würde so eine Zelle schneller
> verschleißen? Wie würde sich das in der Praxis bemerkbar machen?

Wenn die Zelle für weniger Strom ausgelegt ist wird erstens die Spannung 
mehr einbrechen (Innenwiderstand), und zweitens sie schneller 
kaputtgehen. Aber 5A in "Schraubintervallen" ist nicht soo viel 
Belastung.
Die Chemie-Phantasiebezeichnungen ICR, INR, NMC, etc. helfen heute 
übrigens nicht mehr viel weiter, da alle Zellen mit nennenswerter 
Kapazität Kobalt enthalten. Man muss schon ins Datenblatt schauen. Die 
Zellen sind unterschiedlich ausgelegt in dem Viereck aus Maximalstrom, 
Kapazität, Lebensdauer und Sicherheit. Für einen Akkuschrauber würde man 
auf hohen Maximalstrom (=niedrigen Innenwiderstand) und Lebensdauer 
achten, bei Samsung wäre das zB. eine 25R.

Autor: Thomas E. (picalic)
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Gaßtgeber schrieb:
> Ich hab schon längere Zeit ungeschützte 18650 ICR für Taschenlampen im
> Einsatz. Und die Lampen werden so ab 3,3V schnell sehr dunkel. Auch der
> Akkuschrauber dürfte dann schon vorher schlapp machen, weil die Liion
> Akkus wenn sie leer sind auch nur noch kleine Ströme abgeben können.

Ich denke, LED-Taschenlampe und Schrauber kannst Du so nicht 
vergleichen! Die Taschenlampe hat quasi einen eingebauten 
Unterspannungsschutz, da die LED bei <3V praktisch aus ist. Der 
Schrauber zieht aber auch bei 2,5V noch munter Strom und schwächelt nur 
wenig, und diese Spannung ist für die Zelle schon viel zu niedrig. Je 
nach Chemie könnte die Zelle durch Belastung bei Unterspannung deutlich 
geschädigt werden und u.U. als Folgefehler auch irgendwann abfackeln - 
die Sicherheitsmechanismen zum Schutz vor Über- UND Unterspannung haben 
durchaus ihre Berechtigung und sollen wohl weniger die Zellen vor 
vorzeitigem Ableben schützen, als vor allem die Gerätehersteller vor 
krassen Schadenersatzforderungen, etwa durch Brände!

Autor: Dirk D. (onemintyulep)
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In dem Akkuschrauber war doch auch vorher schon eine LiIon Zelle drin. 
Da ändert sich also nichts. Selbstverständlich hat der dann eine 
Unterspannungsabschaltung.
Der alte LG Akku hat übrigens nur 1100mAh aber einen Maximalstrom von 
20A.
Jede andere Zelle wäre eine Verbesserung :)

: Bearbeitet durch User
Autor: Thomas E. (picalic)
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Dirk D. schrieb:
> Selbstverständlich hat der dann eine
> Unterspannungsabschaltung.

Dann ist es ja gut! Theoretisch könnte die alte Zelle aber auch eine 
eingebaute Schutzelektronik gehabt haben und der Schrauber selbst keine, 
das müsste man sich anschauen.
Oder die Zellenchemie der alten Zelle verträgt auch Unterspannung bis 
2.x Volt, worauf die Abschaltspannung eingestellt ist, das muss aber 
nicht zwangsläufig für die Laptop-Zelle passen.

Was ich damit nur sagen will: könnte klappen, kann aber auch ins Auge 
gehen!

: Bearbeitet durch User
Autor: Armin X. (werweiswas)
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Dirk D. schrieb:
> Der alte LG Akku hat übrigens nur 1100mAh aber einen Maximalstrom von
> 20A.

Wo hast Du die Daten her?
Ich habe zu der genannten Zelle bislang kein Datenblatt gefunden.
Dass die alte Zelle eine Schutzschaltungen hatte mag ich nicht glauben. 
Das wäre bei der Demontage aufgefallen.
Eigentlich...

Autor: Gaßtgeber (Gast)
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Ich betreibe den Schrauber ohne Schutzschaltung am Akku und auch das PCB 
vom Schrauber hab ich rausgebaut. Drehrichtung wird durch umlegen des 
Akkus erreicht. Nun, Liion Zellen sind bei 3V ohne Kapazität, wie man 
hier sehen kann:

http://na.industrial.panasonic.com/sites/default/p...

d.h. sie liefern da auch nicht wirklich mehr Strom. Auch Led 
Taschenlampen haben einen Treiber, der bis unter 2V zieht. Die 
verbrauchen dann bei niedrigen Spannungen sogar mehr Strom, aber da die 
Zelle das nicht liefert wird sie eben dunkel.

Beim Tiefentladen können Liion Zellen hauptsächlich an Kapazität 
einbüßen. Beim Überladen können sie sich internen Brücken mit erhöhte 
Selbstentladung bemerkbar machen. Direkt beim Aufladen und kurz nach dem 
Laden macht sich das durch Wärmeabgabe bemerkbar, trotzdem sehr 
unwahrscheinlich dass sie deswegen gleich explodiert. Könnte ich mir in 
nem großen Akkupack vorstellen, wo eine Zelle schlapp macht und 
unerkannt umgepolt wird und beim Laden und entladen unerkannt sehr heiß 
wird.

Würde man einen 1,2 Ah Akku zerquetschen würde außer Blubbern kaum etwas 
passieren. Die kritischen Faktoren sind die enthaltene Energiemenge und 
die Zeit über die sie in Wärme umgesetzt wird, bzw. die thermische 
Isolation:
Youtube-Video "18650 Safety: How to avoid thermal runaway"

Autor: Gaßtgeber (Gast)
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Das hier sind: neue! voll geladene! hochkapazitive! geschützte 
Markenzellen:

Youtube-Video "Hammer detonates efest 18650"

Also worst case.

Autor: Dirk D. (onemintyulep)
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Gaßtgeber schrieb:
> Würde man einen 1,2 Ah Akku zerquetschen würde außer Blubbern kaum etwas
> passieren.

Das ist gefährlicher Quatsch, wo hast du denn das her?

Gaßtgeber schrieb:
> Beim Tiefentladen können Liion Zellen hauptsächlich an Kapazität
> einbüßen.

Das ist auch falsch. beim Tiefentladen gehen Kupferionen in das 
Elektrolyt über, die sich dann beim Laden auf dem Graphit absetzen. 
Dadurch kann es zum internen Zellenschluss kommen. Beim Überladen 
passiert ähnliches durch Anlagerung von metallischem Lithium.

LiIon-Zellen sind absolut pflegeleicht, aber diese Punkte muss man 
beachten: nicht tiefentladen, nicht überladen, nicht kurzschliessen, 
nicht mechanisch beschädigen, und nicht grillen.

Autor: Gaßtgeber (Gast)
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Woher ich diese Infos habe? Nun verlässliche Erfahrungswerte kann man 
nur selbst machen, deswegen sollte man es selbst testen wenn man auf 
Nummer sicher gehen will, ich habe noch keinen zerquetscht, sollte ich 
aber wohl mal ausprobieren.

Was den Akkuschrauber betrifft, ich hab mal ne Zelle reingelegt die in 
der Taschenlampe schon dunkel wurde und unter 3V hatte. Der hat kräftig 
weitergedreht. Also würde der Schrauber den Akku definitiv 
tiefenentladen.
"Liion Zellen sind bei 3V ohne Kapazität" ist also falsch, müsste heißen 
sie haben kaum noch Restkapazität bis 0V.

Autor: Thomas E. (picalic)
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Gaßtgeber schrieb:
> "Liion Zellen sind bei 3V ohne Kapazität" ist also falsch, müsste heißen
> sie haben kaum noch Restkapazität bis 0V.

Ein Auto ohne Motoröl hat auch kaum noch Restreichweite bis der Motor 
stehenbleibt. Dummerweise bekommt man es dann auch durch Auffüllen des 
Motoröls nicht mehr zum Laufen...

Die Li-Zelle mag nach Deiner Misshandlung so aussehen, als wäre sie noch 
gut, weil sie sich (evtl. bei einem gewissen Kapazitätsverlust) wieder 
aufladen lässt.

Na, wenigstens ist es beim KFZ relativ unwahrscheinlich, daß durch 
derartige Fahrlässigkeit als Folgefehler ein Brand entsteht. Im 
Gegensatz zum Li-Akku.

Autor: Gaßtgeber (Gast)
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Ich sag ja nicht dass man sie bis 0v entladen soll, nur aus dem 
Datenblatt ist ersichtlich dass da nicht mehr viel kommen würde. Ich 
entlade meine Rundzellen nicht unter 2,5V, was ja die Tiefentladegrenze 
ist. Und die Lipos liegt die Grenze laut Wikipedia ja bei 3,2 Volt und 
die haben alle einen PCB Schutz. Was den Akkuschrauber betrifft, der 
braucht ne Led und Gleichrichter um den Akku nicht zu schädigen.

Autor: Gaßtgeber (Gast)
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Autor: Gaßtgeber (Gast)
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Tiefenentladung auf 0V: Ist nicht gefährlich. Zellen bilden keine 
Kupferdentriden und sind sicher sowie oft wieder zu 100 Prozent gut nach 
dem Aufladen. TP4056 lädt tiefentladene Zellen mit 100 mA wieder auf 
2,8V und dann normal weiter, die Ingenieure wissen warum.

Youtube-Video "Are over-discharged lithium cells safe?  (And how to test for damage.)"

https://www.nature.com/articles/srep30248

Wikipedia liefert hier falsche Informationen sowie die nicht 
überprüfbare Quelle. Diese Seite gibt andere Infos ohne Beweise, bezieht 
sich aber auf über eine Woche gelagerte Zellen:

http://batteryuniversity.com/learn/article/low_vol...

Dirk D: "LiIon-Zellen sind absolut pflegeleicht" Das mit dem 
Tiefentladen kannst du streichen, hinzufügen darfst du Laden unter 0°C, 
weil das kann auch zu Dentriden führen, genauso wie Umpolen und 
Überladen. Zu schnelles Laden tiefenentladener Zellen sowie 
Schnellladung könnte auch zu Dentriden führen.

http://batteryuniversity.com/learn/article/safety_...

Wobei Dentriden eine normale Alterungserscheinung sind. Zellen die ihre 
Spannung nicht halten, sollte man aussortieren.

Autor: Dirk D. (onemintyulep)
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Gaßtgeber schrieb:
> Tiefenentladung auf 0V: Ist nicht gefährlich. Zellen bilden keine
> Kupferdentriden

Da must du irgendwas falsch verstanden haben. Die Studie die du verlinkt 
hast sagt 1:1 genau das gleiche was ich dir gesagt habe.
"Overdischarge results in various side effects, such as capacity 
degradation and internal short circuit (ISCr)"
"Overdischarge can lead to ISCr, which may cause thermal runaway during 
cycling. "

Da ist sogar eine schöne Illustration zur Dendritenbildung drin :)

Natürlich führen diese Defekte nicht immer zu internen Kurzschlüssen, 
sondern sie schaffen nur die Möglichkeit dazu.

Autor: Gaßtgeber (Gast)
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Hast dir den Artikel nicht ganz durchgelesen sondern nur die 
Zusammenfassung kurz angelesen, es geht weiter:

"This paper investigates the entire overdischarge process of 
large-format lithium-ion batteries by discharging the cell to −100% 
state of charge (SOC). A significant voltage platform is observed at 
approximately −12% SOC, and ISCr is detected after the cell is 
overdischarged when passing the platform."

Und im Diagramm "Figure 1: Voltage analysis during overdischarge." 
erkennst du, dass SOC -12% bei -2V Zellenspannung liegt. D.h. keine 
Kupferdentriden bei 3-0V. Nur in einer Reihenschaltung von Zellen, bei 
der eine Umpolung möglich ist kann ein negativer SOC erreicht werden. 
Also grünes Licht für die gewöhnliche Tiefenentladung was die 
Gefährlichkeit des Akkus anbelangt, nicht die Kapazitätseinbussen, die 
möglich sein können, aber nicht müssen. bigclive ist auch ein Nerd in 
Sachen Elektronik und der hat den Artikel mit Sicherheit richtig 
verstanden. Auch wenn das alles ganz gut aussieht, ist ein extra an 
Sicherheit nie verkehrt, auch bei völlig intakten und geschützten 
Zellen.

Was die Led im Schrauber anbelangt, der Gleichrichter schluckt selbst 
0.7V, also leuchtet die Led nicht mehr richtig. Also einfach nen 
Vorwiderstand dran, dann leuchtet sie eben nur noch bei einer 
Drehrichtung. Hab aber den Test mit einem leeren Akku nochmal 
wiederholt, 3V Taschenlampe schon ziemlich dunkel, aber Akkuschrauber 
ist auch schon sehr langsam. Also brauchts auch hier keinen Zellenschutz 
bzw. IndikatorLED.

Autor: Thomas E. (picalic)
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Gaßtgeber schrieb:
> der Gleichrichter schluckt selbst
> 0.7V

Ein normaler Gleichrichter sogar 1,4 V.

Gaßtgeber schrieb:
> Also einfach nen
> Vorwiderstand dran, dann leuchtet sie eben nur noch bei einer
> Drehrichtung.

Evtl. eine zweite LED antiparallel zur ersten, dann hat man auch gleich 
noch eine Anzeige, in welche Richtung der Schrauber schraubt.

Oder einen Gleichrichter aus 4 Schottky-Dioden, damit sollte die LED 
noch gut leuchten.

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