Geschützte 18650 parallel schalten

[Eugen K. (eugen_k9276)]

Hallo, ich habe mich bereits etwas in das Thema eingelesen und habe noch 
ein paar Fragen, die ich nirgendwo direkt beantwortet gefunden habe. 
Speziell geht es um geschützte Zellen! Ich weiß dass ungeschützte Zellen 
massenhaft in Batterie Packs verwendet werden, aber die haben ihren 
eigene spezielle Schutzschaltung. Ich hoffe, dass die vielen kompetenten 
Leute hier mir eine Antwort auf meine Fragen zur Verwendung von 18650 
Lithium-Ion Batterien geben können.

Erstmal ein tl;dr =

- Kann ich 2 geschützte 18650 Zellen (des selben Models) einfach direkt 
parallel verbinden um die "doppelte" Kapazität zu erhalten? oder brauche 
ich dafür zwingen eine extra Schutzschaltung?

- Stellt die Schutzschaltung des integrierten PCB bei parallel Betrieb 
ein Problem dar? (Ausgleichspannung oder spezielle IC Probleme? etc.)

- wegen der Ausgleichsspannung: Reicht ein einfacher Widerstand am 
Pluspol als Schutz gegen zu hohe Ströme während dem Ausgleichen? Welchen 
Wert brauche ich für den Widerstand? Ich habe etwas von 30 Ohm gelesen? 
Wird der Widerstand die Laufzeit beeinflussen und kann ich den 
Widerstand nach ein paar Stunden Ausgleichszeit dann einfach durch eine 
direkte Verbindung ersetzen?

Anmerkung:
- Die Zellen werden nicht im Verbund geladen. Die Zellen werden immer 
einzeln, außerhalb der Anwendung geladen.
- Die Zellen werden immer mit annähernd 100% Ladung und etwa gleicher 
Spannung, nur für diesen Nutzungszweck, parallel geschaltet.

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Ich brauche für mein Hobby Projekt eine 3,7 Volt Stromversorgung, mit 
einem Verbrauch von wenigen mA. Das Gerät sollte 1-2 Wochen (oder 
länger) ohne Akkutausch laufen können. Ich habe bis jetzt eine einzelne 
Zelle "Fenix ARB-L18-3500mAh" verwendet. Die cut-off Spannung meines 
Verbrauchers beträgt relative hohe 3,5v Volt, was auf dem 18650 
Ladegerät dann mit ~35-40% Restkapazität angezeigt wird. Da mir die 
Laufzeit zu kurz ist, will ich jetzt einfach eine zweite Zelle parallel 
dazu schalten.

Ich mache die Sache wohl etwas komplizierter als es tatsächlich ist. Ich 
will nur 100% sichergehen, dass ich nichts offensichtliches oder 
verstecktes übersehen habe und die Zelle in Brand gerät und das Haus am 
ende noch in Flammen steht, da das Thema "Lithium-Ionen-Akkus" für mich 
noch Neuland ist. Danke für die Hilfe
MfG

[Peter M. (r2d3)]

Hallo Eugen!

Eugen K. schrieb:
> - wegen der Ausgleichsspannung: Reicht ein einfacher Widerstand am
> Pluspol als Schutz gegen zu hohe Ströme während dem Ausgleichen?

Ja.

> Welchen
> Wert brauche ich für den Widerstand? Ich habe etwas von 30 Ohm gelesen?

Wo stand das? Was ist die Begründung für diesen hohen Wert?

Wenn Du zwei LiIo-Akkus verbindest, besteht zwischen ihnen ein 
Spannungsgefälle. Es fließt ein Strom, der nur durch den Innenwiderstand 
der beiden Akkus und durch den Widerstand Deines angeschlossenen Kabels 
begrenzt wird.

Dein Ziel ist es, den Stromfluss auf die im Datenblatt zulässigen 
Maximalwerte zu begrenzen.
Die eine Zelle wird entladen, die andere geladen.
Maßgeblich ist das Minimum aus dem maximalen Ladestrom und dem maximalen 
Entladestrom.

Nehmen wir an, dieses Minimum läge bei 2A. Zelle A habe eine Spannung 
von 4,17V, Zelle B eine Spannung von 4,19V.

Dann besteht ein Spannungsgefälle von 4,19V - 4,17V = 0,02V.
Nehmen wir zur Vereinfachung Innenwiderstand und Leitungswiderstände mit 
Null Ohm an. Dann muss der Widerstand mindestens 0,02V/2A = 0,04 Ohm 
betragen.

0,04 Ohm liegt in der Größenordnung von Messshunts.

35cm Kupferlitze in 0,14mm^2 hätte auch diesen Widerstand aufzuweisen.

Alternativ kannst Du einen 1-Ohm-Widerstand benutzen. Über die 
Spannungsmessung an diesem Widerstand kannst Du sofort den Stromfluss im 
Kopf ausrechnen.


Wenn Du eine auf 3V entladene Zelle an eine geladene mit 4,2V 
anschließt, hast Du eine Differenzspannung von 4,2V - 3V = 1,2V

dann würdest Du einen Widerstand von  1,2V/2A= 0,6 Ohm benötigen.

An diesem Widerstand würde dann eine Leistung von P=U^2/R = 
1,2V^2/0,6Ohm = ca 3W abfallen können müssen!

Da reicht ein Standard-Durchsteckwiderstand von der Leistung her nicht 
mehr aus.

Fazit
Wenn Du Deine einzeln geladenen Zellen nach dem Laden noch einmal 
nachmisst und die Spannungsdifferenz nur bei 20-30mV liegt, würde ich 
die Zellen angstfrei parallel schalten.

[Dirk D. (onemintyulep)]

Eugen K. schrieb:
> - Kann ich 2 geschützte 18650 Zellen (des selben Models) einfach direkt
> parallel verbinden um die "doppelte" Kapazität zu erhalten? oder brauche
> ich dafür zwingen eine extra Schutzschaltung?

Ja, Nein.
Sollten halt beide voll geladen sein beim Zusammenschalten.

[Eugen K. (eugen_k9276)]

Danke für die ausführliche Antwort!

Ich werde die Zellen dann mit einem 1 Ohm Widerstand ausgleich und mit 
einem multimeter den Strom überwachen. Danach werde ich mit einem 
Kippschalter die verbindung direkt zwischen den Zellen herstellen. Dann 
sollte hoffentlich nichts mehr schief laufen Das klingt vielleicht etwas 
aufwändig, aber naja.. der Weg ist das Ziel :)


> Wo stand das? Was ist die Begründung für diesen hohen Wert?

Beitrag "Lithium-ionen Packs parallel betreiben"

Es waren doch nur 20 Ohm und das Thema bezog sich eher auf ganze 
Akku-Packs, also nicht ganz relevant für mich.

[Bernd K. (bmk)]

Schon mal an eine Primärzelle in Li-SOLCl2 Technik gedacht?

https://www.akkushop.de/de/er34615-lithium-batterie-d-mono-36-volt-19000mah/

Besonderheit: Bei einem Entladestrom von 3mA wird die Spannung bis zum 
Entladeende auf 3,6V gehalten und erst dann geht die Spannung runter.


Nunja, bei 3 mA ist das erst nach einem Jahr der Fall. Dann wird eine 
neue Zelle fällig. Preisfrage.

[Eugen K. (eugen_k9276)]

Danke für den Vorschlag, diese Zelle kannte ich noch nicht. Ich behalte 
das mal im hinterkopf.


https://www.akkuline.de/test/26650-li-ion-akku-vergleich.aspx

Ich habe auch schon an diese Zelle gedacht, aber habe Sie leider zu spät 
entdeckt, nachdem ich die Fenix bestellt habe.