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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Li-Knopfzellen laden?


Autor: Rolf F. (Gast)
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Für einige Geräte, die mit Li-Knopfzellen versorgt werden, suche ich
eine Möglichkeit die Batterieversorgung (3 V/ 6 uA) so sicherzustellen,
dass die Batterie praktisch nie (innerhalb 10 Jahren mit viel
Netzbetrieb, also Strom aus der Steckdose) gewechselt werden muß.
Bekommt man das hin mit einer spannungs- u. strombegrenzten Dauerladung
bei Netzbetrieb oder können die Li-Zellen auch bei wenigen uA Ladestrom
kaputtgehen?
Und gibt es Akkus, die 10 Jahre Betrieb aushalten?

: Verschoben durch Admin
Autor: Jörg Wunsch (Gast)
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Die Dinger explodieren, wenn Du sie zu laden versuchst.

Autor: Rolf F. (Gast)
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Ja, den Spruch kennt man von den Herstellern (die wollen ja
verkaufen)und auch für Alkali-Batterien, aber ich brauche Fakten von
unabhängigen Tests.
Die Batterien, die ich mit einigen uA (u. max. 3,1 V) geladen habe,
hatten sich auch nach Wochen nicht verändert.

Autor: Jörg Wunsch (Gast)
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Mach's, wenn Du es für richtig hälst.  Aber verkauf' es bitte nicht
mir. ;-)

Autor: MartinK (Gast)
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Warum so kompliziert?
Nimm eine CR2477N-Knopzelle mit 950 mAh, die reicht für 10 Jahre.

Autor: R2D2 (Gast)
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Es gibt auf jeden Fall auch aufladbare Li-Knopfzellen. In meinem
Notebook ist auf der Bios-Batterie deutlich "Rechargeable" zu lesen.
Ich weiß aber nicht was so Dinger kosten. Evtl. mal bei den Herstellern
nachfragen.

R2D2

Autor: Marcus Maul (Gast)
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Hallo Leute,

sorry, aber bei der Diskussion muß ich nun auch mal meinen Senf dazu
geben - nehmt mir net krum ;-)

senf

Es gibt zwei grundsätzliche Arten von Lithiumbatterien, die normalen
Lithiumzellen und die Litiumionen Akkus. Zudem gibts die Dinger in fast
allen gängigen Zellformen.

Die normalen Batterien kennzeichnen sich durch einen lange Haltbarkeit,
geringe Selbstentladung und Hochstromfähigkeit.

Die Lithiumionen Akkus haben die selben o.g. Eigenschaften gepaart mit
einer Spannung von etwa 3V, keinen nennenswerten Memoryeffekt aber auch
keine so lange Lebensdauer, wie NiMH Akkus. Dieses Phänomen beruht auf
dem komplexen Wiederaufladungsvorgängen und die Notwendigkeit den Strom
und die Spannung temperatur und widerstandsabhängig anzupassen. Leider
wird diese sehr aufwendige Schaltung immer wieder etwas
"razionalisiert". somit sterben die Akkus entweder den Hitze oder den
Stromschlagtod.
Leider ist bei LiIonen Akkus ohne die o.g. Schaltung das Resultat eine
mehr oder weniger geplatze bzw zerstörte Zelle. Also entweder die ganz
große Nummer oder Finger weg, da der Zellinhalt nicht besonders lecker
ist.

Was ist nun mit den normalen Zellen und aufladen?
Ganz kurz gesagt: Elektronikschrott, weil die Dinger regelrecht als
Detonieren. Die Zelle überhitzt im Inneren und hat auch keine
Dehnungsfugen, sodaß ihr nur der ganz große Gau übrigbleibt.

Autor: R2D2 (Gast)
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Hab mal nach nem Datenblatt gesucht:
http://www.sanyo-energy-europe.com/content/pdf/ML1220.pdf

R2D2

Autor: Rolf F. (Gast)
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Also dass eine Li-Zelle, die neu um 3,33 V hat, durch Aufladen mit max.
3,1 V / 10 uA Schaden nehmen kann, wage ich zu bezweifeln, denn bei den
paar uW gibt´s keine messbare Erwärmung und mit 3,1 V ist sie nicht
einmal voll geladen; ein Explodieren sollte damit eigentlich nicht
möglich sein, oder?

Autor: ape (Gast)
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denk ma auch da kann nichts passieren wie auch?
und ich denk ma nen richtiger liIon akku fällt auf grund des schon
beschriebenen Lade-Aufwands sowieso flach, was vielleicht noch gehen
würde wär nen kleiner nimh akku. die gibs zum beispiel mit 2 oder 3
zellen und 170mAh oder so. also auch noch nich groß und die kann man
dauerhaft mit ein paar mA laden (nennt sich dann trickle-ladung oder so
ähnlich)

Autor: Steffen (Gast)
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Bei RS gibt es ebenfalls LI-Knopfzellen von Panasonic. Geladen werden
diese mit einer strombegrenzten Konstantspannung, was sich eigentlich
recht einfach realisieren lässt.

z.B Best. Nr. 407-861

Steffen

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Die Sache ist doch ganz einfach.
Die Batterie wird über eine Shottky-Diode an die Schaltung
angeschlossen und bei Netzbetrieb wird eine geringfügig höhere Spannung
angelegt, so daß die Diode sperrt.

D.h. man muß die Zelle nicht aufladen, sondern nur dafür sorgen, daß
sie bei Netzbetrieb nicht entladen wird.

Macht Maxim z.B. bei den I-Buttons (DS1994) auch so.


Peter

Autor: Jörg Wunsch (Gast)
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Außerdem sollte man dafür sorgen, daß die Entkopplungsdiode zur
Li-Zelle nicht durchbrennt (im Sinne eines Kurzschlusses).  Es gibt
Bilder von zerschossenen Mainboards im Netz, bei denen genau das
passiert war...

NiCd-Zellen entladen sich halt selbst.  Wenn ein Gerät überwiegend am
Netz betrieben wird, ist das sicher OK.  Ansonsten ist die Li-Variante
besser.

Autor: Ratber (Gast)
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@Rolf

Ich lese oben das das Gerät die meiste Zeit am Netz hängt und der Akku
nur die Überbrückung sicherstellen soll.

Deweiteren soll der Vogel 10 Jahre halten.

Ne Lithiumzelle ist zwar ganz nett aber leider nicht unproblematisch.

Wird se überladen dann platzt se oder es gibt nen nettes Feuerchen.
Wird se nicht vollgeladen dann geht die Kapazität rapide zurück.

Eine Konstantstromladung scheidet aus da die Zellen ab der
Ladeschlußspannung (Siehe jeweiliges Datenblatt) anfangen sich
aufzuheizen.

Also ist ne Ladeschaltung mit Ladeschlußspannung das mindeste der
Gefühle.

Dann noch das Kapazitätsproblem:
Lade ich ne 3V Zelle mit ner Ladeschlußspannung von 3.15V nur bis 3.10V
auf dann habe ich schon 15% der Kapazität verschenkt.
Der Graph von Ladeschlußspannung und Kapazität ist sehr stark
gekrümmt.

Ergo muß die Ladeschaltung sehr genau arbeiten und das heist mehr
aufwand und Kosten.

Obendrein haben einige Lithiumzellen (Akkus natürlich) die unangenehme
eigenschaft nach 3-5 Jahren einfach die Funktion einzustellen.
Das kann bei Notebookakkus auf Li-Ion Basis sehr oft beobachten.
Die Akkupacks geben meist nach 3-4 Jahren den Geist auf und das ist
dann der Todesschuß weil der Nachkauf mit >150Eu viel zu Teuer ist.

Witzigerweise findet man bei Lithiumakkus selten eine Angabe zur
Lebensdauer.
Warum wohl ? ;-)


Ich würde dir eher ne Nimh-Zelle empfehlen.
Die kennt ebenfalls fast keinen Memoryeffekt und kann ganz simpel mit
nem Konstantstrom (1/30 Cap) dauergeladen werden.

Autor: ecki (Gast)
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wie wäre ein goldcap als zwischenbuffer ?
die schaltung ist doch die meiste zeit am netz und wenn die benötigte
energie sehr gering ist halten die auch recht lange ihre spannung und
die ladeschaltung ist extren einfach nur ein konstante spannung

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Akkus sind schweineteuer und müssen geladen werden, da sie immer eine
hohe Selbstentladung haben, egal ob Lithium oder NiMh. Trotzdem halten
sie selten 10 Jahre.
Nur bei hohen Strömen oder häufiger Entladung machen sie also Sinn.


Primärzellen sind billig und da reicht die einfache Abschaltung aus, da
sie nur eine geringe Selbstentladung haben, egal ob Lithium oder
alkalisch.


Peter

Autor: Rolf F. (Gast)
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Also die Batterie reicht für ca. 3 Jahre Batteriebetrieb, aber die soll
durch eine Strom- u. Spannungsbegrenzte Ladung und ungefähr täglichen
Betrieb, also Laden, länger reichen.

Autor: Dingens (Gast)
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rolf, sieh es ein, in primärzellen werden irreversible prozesse zur
energiegewinnung benutzt. wenn du da strom drauf gibst bewirkst du
vielleicht erwärmung, ausgasung, passivierung der elektroden,
irgendwas, aber ganz sicher keine wiederaufladung.

Autor: anfänger (Gast)
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ich würds auch mal mit nem goldcap probieren. die sind doch extra für
solche zwecke geschaffen!

Autor: Rolf F. (Gast)
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Nee, ein Goldcap reicht nur für einen Tag.

Autor: Peter Dannegger (peda)
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"10 Jahren mit viel Netzbetrieb"

"Also die Batterie reicht für ca. 3 Jahre Batteriebetrieb,"

Was denn nun ?

Unter "viel Netzbetrieb" verstehe ich >75% Netzbetrieb, das sind dann
also 12 Jahre.


Peter

Autor: Rolf F. (Gast)
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Mit viel meine ich die Häufigkeit, nicht die Zeit.

Autor: Axel Rühl (Gast)
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Hmm,
Lithiumpolymerzellen mit kleiner kapazität gab's mal bei ionity.com.
leider gibt es zur zeit nur noch die "großen" Typen

http://www.ionity.com/~upload/ressourcen/230.PDF

zum laden nimmt man am besten einen max1811.

http://pdfserv.maxim-ic.com/en/ds/MAX1811.pdf

Auch bei ionity.com kann man sich über die ladetechnik informieren.

http://www.ionity.com/~upload/ressourcen/239.PDF

KLeine LiPo's gibts aber auch bei www.mikromodellbau.de

http://www.mikromodellbau.de/Katalog/elektronik.html
http://www.mikromodellbau.de/Katalog/lipo_135.jpg

soll keine Werbung sein, nur als Idee...

Gruß an alle
AxelR

Autor: Sebastian Wille (Gast)
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Hi Axel,

das sind ja super Akkus, wow! :-) Danke für den Tip!

Hast Du die Dinger schon verwendet und wieder aufgeladen?

Sebastian

Autor: Joern G. aus H. (Gast)
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Hallo,

dieser Thread ist zwar uralt, ich möchte aber ein Statement hier
trotzdem nochmal kommentieren - nämlich das das Laden von
LithiumKnopfzellen angeblich nicht gefährlich wäre!
Das ist hochgefährlich (Brand, Explosion)!
Selbst sehr geringe Ladeströme über sehr lange Zeit hinweg können die
Zelle sprengen - die Hersteller geben oft maximal erlaubte Ladeströme
"mAh pro Lebenszeit an - diese einzuhalten und dauerhaft (z.B. in
direkter Sonne oder mit ALterung der Bauteile) zu garantieren dürfte
aber sehr schwierig sein - besser man sorgt sich darum, dass absolut
niemals (!) etwas in die Zelle reingeht!

Die Hersteller schreiben für Backup-schaltungen, wo die Zelle an einer
meist vorhandenen Versorgungspannung (z.B. Memorybackup) sogar vor,
nicht nur eine Diode zu nehmen, sondern mindestens 2 Stück in
Reihe, mit sehr geringen Leckströmen, also Schottky - oder eine Diode
mit einem Widerstand in Reihe.
Der Grund ist, dass über die Jahre die eine Diode durchaus ausfallen
kann und dann die Zelle explodieren würde. Auch das gilt es zu
verhindern.

Wer eine ladbare Knopfzelle haben möchte nimmt einfach eine ladbare
NiCd oder NiMH Knopfzelle, die Dinger sind gutmütig.

Viel besser ist aber sowieso die Idee heutzutage mit einem LiPo
(Lithium Polymer). Die Dinger sind sehr klein und leicht, haben viel
Energie und die intelligenten Ladecontroller nehmen einem die
schwierige Aufgabe der richtigen Ladung ab. (Achtung nicht einfach
etwas selber basteln! Falsche Ladung kann sehr schnell zum Brand
führen! Die Endspannung muß z.B. extrem exakt eingehalten werden!)
Schon der Unterschied zwischen dem Typ, also ob 4,1V oder 4,2V Akkus
ist sehr wichtig und auf jeden Fall beim Laden richtig einzustellen!

Sehr zu empfehlen ist der MAX1811, den es nicht mehr nur bei segor,
sondern inzwischen sogar für knapp 3,- bei Reichelt (MAX 1811 ESA)
gibt. Er lädt mit Quellen von 4,5V bis 6,5V oder einfach über USB.

Anstelle eines PCs (als Energiequelle) kann man auch die zunehmend
überall erhältlichen USB-Netzteile (die vor allem für Ipod Shuffle
angeboten werden) oder einen billigen USB-Hub (aktiv!) nehmen.

Sehr gut ist z.B. "Artwizz PowerPlug" (bei google suchen) oder
"TRAVELKIT 3IN1" von reichelt (derzeit nur 7,20 EUR) oder falls es
ganz billig sein soll, dann gebt mal "ipod shuffle ladegerät" bei
ebay ein.

Am einfachsten kommt man an sehr kleine LiPo immernoch über:
www.mikromodellbau.de
Bessere Akkus mit Schutzschaltung (Unterladen, Überladen, Überstrom)
gibt es z.B. von Ultralife:
http://www.ultralifebatteries.com/deutsch.php
Ein deutscher Distributor (bei dem man nicht gleich hunderte abnehmen
muß) ist z.B. www.jewo.de.

Viele Grüße,
Jörn G.

Autor: Joern G. aus H. (Gast)
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Ich habe vergessen, dass ich noch eine Seite aus einem Sony Datenblatt
angeben wollte, wo Infos zum Laden von Li-Knopfzellen, sowie zur
Schutzschaltung zu entnehmen sind:

http://4data.de.vu/Li-ZelleSicherheit.pdf

Jörn G.

Autor: Joern G. aus H. (Gast)
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Und noch was:

Wer es nicht gleich findet im Datenblatt:
Maximal erlaubt sind 2% der Zellenkapazität über die Lebenszeit der
Zelle, zumindest bei Sony.

Also bei einer 210mAh CR2032 Zelle, sind das maximal 4,2mAh.
Also bei einer Betriebszeit von 10 Jahren entspricht das einem
Dauerladestrom von 48uA. Bei Billig-Knopfzellen ist das vielleicht
schon zuviel.

jörn g.

Autor: Freak5 (Gast)
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Ich wollte noch hinzufügen, dass die Explosionskraft nicht zu
unterschätzen ist. Mir ist als Kind mal so ein Chinaspielzeug
hochgegangen, weil es einen Kurzschluss hatte. Das ist die Heftigste
Explosion, welche ich bis jetzt im Haus verursacht habe.

Autor: Rolf Magnus (Gast)
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> Die Lithiumionen Akkus haben die selben o.g. Eigenschaften gepaart
> mit einer Spannung von etwa 3V,

Sie haben eher eine nominale Spannung von etwa 3,6 bis 3,7V. 3V ist das
Minimum, bis zu dem man sie entladen darf.

> keinen nennenswerten Memoryeffekt aber auch keine so lange
> Lebensdauer, wie NiMH Akkus. Dieses Phänomen beruht auf
> dem komplexen Wiederaufladungsvorgängen und die Notwendigkeit den
> Strom und die Spannung temperatur und widerstandsabhängig
> anzupassen.

Das wäre mir neu. Das Problem ist eher, daß diese Akkutypen einerseits
eine relativ große nutzungsunabhängige Alterung aufweisen und daß auch
schon recht kleine Lade-/Entladezyklen den Akku kräftig altern lassen.
Er ist daher für die Pufferung ungeeignet. So kann man auch Handy- und
Notebook-Akkus schnell zugrunde richten, falls das Gerät keine
entsprechenden Vorkehrungen hat. Man muß es nur ständig am Ladegerät
lassen. Die Dinger sind dann nach 2 Jahren oder weniger unbrauchbar.

> Leider wird diese sehr aufwendige Schaltung immer wieder etwas
> "razionalisiert". somit sterben die Akkus entweder den Hitze oder
> den Stromschlagtod.

Bei solchen Fehlern gehen diese Akkus in (sehr heiß brennende) Flammen
auf oder explodieren gar. Das Thema kennt man ja aus den Schlagzeilen
von billig-Handy-Akkus.
Auch aus dem Modellbau hört man ab und zu davon, daß ein überlasteter
oder anderweitig beschädigter LiPo mitsamt des ihn enthaltenden
Modellflugzeugs abgebrannt ist.

Autor: Rolf F. (Gast)
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Also bisher konnte ich die Li-Knopfzellen nur minimal wölben; von
Platzen/Explodieren sind die weit entfernt.
Mit einer NiCd-Knopfzelle habe ich schonmal eine Explosion hinbekommen:
Überdimensioniertes Schnellladegerät und nach ein paar Sekunden fliegt
die NiCd-Knopfzelle in die Luft und verteilt rotglühende Trümmer in der
Wohnung, die sich in Plastik einbrennen; das hätte leicht einen
Wohnungsbrand geben können!
Mit Feuer kann man NiCd-Zellen auch explodieren lassen. So ungefährlich
wie manchmal behauptet sind die nicht; sie sind zumindest nicht
harmloser als Li-Knopfzellen.

Autor: Joern G. aus H. (Gast)
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Wenn du einen Keks auf eine Bombe legst ist der Keks auch gefährlich.
;-)
Wenn du Feuer in einer Schaltung hast, dann würde ich wohl eher das
Feuer als Gefahr sehen und nicht den Akku, der davon irgendwann kaputt
geht.
Gemeint war, dass 10mA auf einem NiCd Akku absolut niemals irgendwan
bewirken wird - 10mA auf einer Knopfzelle kann dich hingegen sehr
schnell deine AUgen kosten.

jörn

Autor: dds5 (Gast)
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> Gemeint war, dass 10mA auf einem NiCd Akku absolut niemals
> irgendwan bewirken wird.

Da kann ich eine passende Geschichte erzählen:
NiCd Memoguard 150mAh, 3-zellig, dauergeladen aus 5V über Schottkydiode
SD103A und 1,2kOhm ergibt ca. 1mA bei Un 3,6V.
Nach rund 4 Jahren ist eine Akkuzelle explodiert.
War allerdings die einzige von rund 400 Geräten über einen Zeitraum von
etwa 8 Jahren. Bei Rückläufern / Reparaturen waren die Akkus aber zu 90%
hinüber.

Dieter

Autor: Markus F. (5volt) Benutzerseite
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Akkus können auch explodieren, wenn der Zellendruck steigt. Dafür ist 
gar keine Erhöhung der Temperatur nötig. Ich habe nämlich mal versucht, 
mit einem selbstgebauten Ladegerät eine 9V-Block-Batterie mit ca. 3mA 
aufzuladen. Ich habe aber keine Spannungsbegrenzung eingebaut, weil ich 
dachte, die Spannung wird durch den minimalen Ladestrom ab einem 
gewissen Punkt nicht weiter steigen (so ist es ja bei NiCD/NiMH-Akkus). 
Nach ca. 3 Tagen Laden ist die Batterie dann explodiert. War aber nicht 
weiter schlimm, weil die 6 Einzelzellen ja in einem Gehäuse 
eingeschlossen sind. Es gab nur einen kleinen Knall und die Batterie hat 
sich einige cm bewegt.

Autor: TM (Gast)
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Wenn ich das recht verstehe geht es darum die Selbstentladung zu 
kompensieren.
Einfach 1-10MOhm an z.b. 5V und basta. Das sind ein paar mikro Ampere 
und kann nicht schaden.

Autor: Kim S. (Gast)
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ojoje, hier schreiben wieder alle, die selber keinen Plan haben....

Nimm ne Knopfzelle, ne Diode davor und gut...wenn Du Angst vor eienr 
defekten Diode hast, nimsmt Du halt noch nen Widerstand in Reihe, sit 
aber Unsinn, wird in keinem Gerät so gemacht.
Oder nimm eine NiMH Zelle mit mit Vorwiderstand und gut....
Oder nimm ne dicke :-) LiFePo Zelle oder LiFeYpo und eine 
Spannungsbegrenzung von 3,6V, selbst bei tolleranzen des billigsten 
Spannunsgregler ICs  hast Du bis 4,2V Luft!!
Nebenbei kann Lifepo nich brennen.
Oder nim eien aus dem LAptop, die haben ne Shcutzschltugn einegbaut in 
der Zelen, nen Ventil und einen Unterbrecher....
Oder nimtm einen 1,2A Blei Akku :-) aber da wirds dann auch albern :-)
2 Zellen haben dann 4V, notfalsl mit ner Diode 0,7V wegschlucken udn 
alles ist bunt :-)

Ich hoffe geholfen zu ahben...
Soweit das Thema für jemanden noch aktuell ist

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Kim Schmidt schrieb:
> ojoje, hier schreiben wieder alle, die selber keinen Plan haben....

Und das nach 6 Jahren.  Ja, ist gut.

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