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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Memory Effekt bei NiMH Akkus?


Autor: JensG (Gast)
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Hallo,
habe mal nun endlich meinen Akkupak für die Digital Kamera gründlicher 
untersucht, weil die Kamera immer schneller nach jeder Ladung behauptet, 
daß die Akkus leer wären, und das Ladegerät in letzter Zeit immer 
schneller heise Akkus produzierte.
Ergebnis bzw. vorgenommene Refresh-Steps:
- erst wurden sie entladen auf etwas unter 1V mit etwas 2A - das ging 
schnell  ,  waren ja schon als "Leer" von der Kamera betitelt worden
- eine kontrollierte Ladung mit 2A (sind 2100mAH Akkus, die mit 0,5C bis 
1C geladen werden dürfen/sollen) habe ich abgebrochen, weil die Spannung 
schnell auf über 1,7 V stieg, und die Dinger anfingen, heiß zu werden
- dann nochmal entladen (1,4A) auf etwa 0,9 V. Hier zeigte bereits eine 
Zelle, daß diese sehr lange (10-15 Minuten) auf 0,9V Niveau blieb 
(vorher gings schnell bergab bis zu dieser Spannung), sogar wieder nach 
und nach in der Spannung anstieg auf rund 0,95V, und erst dann mal 
wieder abstieg bis 0,8 V (dann Entladung abgebrochen)
- eine andere Zelle zeigte daselbe Verhalten, allerdings auf etwa 100mV 
niedrigerem Niveau (also 0,8-0,85V) . Die anderen 2 Zellen habe ich 
soweit noch nicht untersucht.
- dann habe ich die zwei Zellen wieder kontrolliert mit 2A geladen, 
wobei sich  eine relativ normale Ladekurve einstellte inklusive Höcker 
(um 1,6V) am Ende nach rund einer Stunde (rein rechnerisch haben die 
Dinger jetzt etwa 90% der max. Ladung aufgenommen).
- entladen habe ich diese noch nicht - kommt heute dran.

Mir geht es um den Memoryeffekt, der sich hier offensichtlich gezeigt 
hat. Der dürfte doch bei NiMH-Akkus (fast) nicht auftreten, zumindest 
nicht so extrem. Die Dinger haben ja fast keine Ladung mehr angenommen.
NiMH Akkus kennen den Memoryeffekt meines Wissens ja nur ansatzweise - 
kaum spürbar.
Der (weniger bekannte) Lazy-Effekt kann es wohl nicht sein, denn der 
äusert sich ja nur in einer allgemein leicht verringerten Spannung (rund 
100mV) während des gesamten Entladevorgangs, was den meisten ohnehin 
kaum auffällt.

Kennt jemand diesen Effekt bei NiMH, der sich hier gezeigt hat, obwohl 
er sich bei NiMH gar nicht so sehr zeigen sollte? Oder ist es ein 
anderer Effekt (nicht Memory oder Lazy)? Oder hat die anfangs falsche 
Formatierung dieses jetzige Problem getriggert (obwohl ich immer dachte, 
daß NiMH kaum auf falsche Formatierung reagieren, wie es NiCd tun 
würden).
Die Akkus wurden bisher immer mit einem Ladegerät geladen, welches wohl 
eher explizit für 700mAh NiCd-Akkus gedacht war, und wohl timergesteuert 
ist, wie sich nach Analyse der IC's da drinnen herauskristaliesiert 
hatte (womit wohl auch immer nur 700mAh reingepumpt wurden in die 
2100mAh Akkus). Damit wurde auch die initiale Formatierung gemacht. Auch 
haben sich die Akkus sehr häufig durch Selbstentladung entladen, nicht 
durch effektive Benutzung, weil eben relativ selten benutzt. Vielleicht 
ist das ja auch eine Ursache.
Danke.
(sorry für die etwas groß geratene Problembeschreibung ;-)

Autor: ps2aich (Gast)
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Wie alt ist denn der Akku schon? Meines Wissens erhöht sich mit der 
Alterung von NiMH der Innenwiderstand, was dann zu einer niedrigeren 
Spannungslage am Verbraucher führt (mehr Spannung fällt am erhöhten 
Innenwiderstand ab). Bin kein Experte, deckt sich aber mit meinen 
Erfahrungen mit NIMH-Akkus, die 3 Jahre und älter sind. Könnte ein 
chemischer Vorgang der Alterung sein?

Leider sagt Wikipedia da auch nichts zu (ausser halt diesem 
Lazy-Effekt).
http://de.wikipedia.org/wiki/Nickel-Metallhydrid-Akkumulator

Autor: I_ H. (i_h)
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Das ist der bekannte Lazy Battery Effect. In den PDFs der Hersteller 
sind schöne Graphiken drinnen, die teilweise auch ein Absinken vom 
Innenwiderstand zeigen, wenn der Ladestand der vorherigen Zyklen 
unterschritten wird.

Großartig bemerkbar machen sollte sich der Effekt aber erst nach so 10 
Zyklen mit Teilentladung. 2..3 Zyklen mit voller Entladung reichen aus 
um den Effekt abzubauen.

Autor: JensG (Gast)
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Danbke soweit für die Antworten.

@ ps2aich:nun ja, Alterung als Ursache würde ich jetzt nicht einfach so 
hinnehmen. Die sind zwar schon so um die 4-5 Jahre alt, aber trotzdem 
vergleichsweise selten benutzt worden. Auserdem scheint sich diese 
"Alterung" fast komplett wieder rückgängig machen zu lassen, was bei 
einer echten Alterung nicht wirklich möglich wäre (zumindest wohl nicht 
auf meine einfache Art und Weise). Den letzten Beweise werde ich zwar 
erst heute abend beim Entladen haben, aber zumindest die große 
aufgenommene Ladung von bereits 90% nach diesem Refresh ist schonmal 
vielversprechend.

@ I_ H.
also den Lazy-Effekt kenne ich nur als Abnahme der Spannung so um die 
100mV, nicht um 300-400mV während der gesamten Entladedauer. Auch kann 
man meines Wissens einen Akku mit Lazy immer normal voll aufladen (also 
eben die 1h mit 2A, die ich erwähnte), und eigentlich auch wieder fast 
komplett nutzen. Die Entladekurve ist eben nur um 100mV parallel nach 
unten verschoben. Bei mir war der Akku aber bereits nach wenigen Minuten 
Ladung mir 2A bereits "gefährlich voll" (spricht Spannung schon weit 
über 1,7V, und wurde dann plötzlich heiß), und danach auch kaum zu 
gebrauchen (auser man nutzt die nur 0,8-0,9V, die aber auch nur bis 
15Minuten dauerte). Also die nutzbare Ladung war sehr klein, was wohl 
nicht so sehr für Lazy spricht.
Unter http://www.funkschau.de/heftarchiv/pdf/1999/fs07/f... 
sieht man einen guten Vergleich zw. beiden Effekten. Und ich habe eine 
Entladekurve wie im ersten Diagramm gesehen (wenige Minuten bei 1,2V, 
dann absinken auf 0,8-0,9V, wo er bis 15 Minuten verblieb, dann weiteres 
Absinken). Also stufenförmiger Spannungsverlauf bei insgesamt sehr 
niedriger entnehmbarer Ladung.

Autor: Oszi40 (Gast)
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R6-Erfahrungsbericht 2008:

"Meine Akkus haben keinen Memory-Effekt, entladen sich nie und die Erde 
ist eine Scheibe" behauptet jeder gute Verkäufer. Wahr ist, daß 
NiMH-Akkus sich nachladen lassen und der Memory-Effekt geringer ist als 
NiCd.

Entscheidend für ein langes Akkuleben sind die ersten 3 Zyklen.
Ein zu hoher Ladestrom ist oft keine gute Tat.

Seitdem ich ein ELV-Ladegerät mit Kapazitätsanzeige benutze, muß ich 
jedoch feststellen, das bei einigen Herstellern zwischen Etikett und 
wahrer Kapazität Welten liegen! Wo bei R6 dicke 2300 mAh drauf standen 
waren oft nur 1800 drin.
Der größte Feind von großen Kapazitäten ist die Selbstentladung. Wer 
glaubt, daß all seine frisch geladenen Akkus nach 3 Wochen Urlaub noch 
2/3 der Kapazität haben, der wird sich wundern.  Es gab jedoch auch ein 
paar erfeuliche  Ergebnisse z.B. von Aldi und Varta (die mich nicht 
gesponsert haben).

Gruss Lutz

Autor: JensG (Gast)
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übrigens ist bei mir eigentlich nicht so sehr eine teilweise Entladung 
das Problem, sondern eher eine teilweise Beladung, wegen dem doch nicht 
so passenden Ladegeräts. Und über die Effekte nach mehrmaliger 
unvollständiger Ladung spucken scheinbar nicht so viele Doks etwas aus. 
Lazy- und Memoryeffekt sollen ja nur nach öfteren Teilentladungen 
auftreten, nicht aber nach mehreren Teilladungen. Inzwischen ist aber 
eine permanente Überladung daraus geworden, denn die Akkus konnten ja 
nun nicht mehr die 100mA 7h lang aufnehmen. D.h. die Akkus sind nach 
wenigen Stunden recht warm geworden (wie auch immer das bei 100mA gehen 
soll, wenn nur max. 200mW umgesetzt werden ;-). Anfangs sind die
nie warm geworden.

@ I_ H.
Hast Du einen Link auf ein PDF eines Herstellers, bei dem ein so starker 
Lazyeffekt beschrieben wird?

Autor: I_ H. (i_h)
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Ok, bezog sich scheinbar auf die Ableitung:

http://www.duracell.com/OEM/Pdf/others/TECHBULL.pdf

Seite 11 ist mal ein Diagramm dazu. Das deine Kamera immer früher 
abgeschaltet hat liegt wohl daran, dass die Spannung unter die 
Entladeschlussspannung gefallen ist.

Aber wie man sieht wird der Effekt mit jedem Zyklus stärker.

Autor: JensG (Gast)
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@ I_ H.
danke für den Link. Letztendlich sagt das pdf auch nur aus, was die 
anderen Quellen sagen. Allerdings schenken die dem Memoryeffekt mehr 
Gewicht, und lassen den Lazyeffect komplett weg. Aber endlich mal ein 
Diagramm, das mal den Memoryeffekt bei NiMH anhand von Kurven zeigt, so 
daß man jetzt endlich mal weis, wie stark sich dieser Effekt bemerkbar 
macht. Bei meinen Zellen war er aber weit stärker ausgeprägt.
Aber egal - inzwischen habe ich einen der Akkus weiter gequält.
Einer der gestern geladene Akkus habe ich mir heute mal weiter 
vorgenommen.
Die Entladung mit 1C zeigt gleichmal ein sofortiges Absacken der 
Spannung auf 900mV, die dann innerhalb von 5 Minuten weiter auf 806mV 
zuückging, dann gings wieder bergauf auf 880mV innerhalb von 40 Minuten, 
dann gings wieder relativ schnell bergab auf 750mV nach 7 Minuten (im 
ganzen 52 Minuten). Sieht nun eigentlich aus wie typischer Lazyeffekt, 
würde ich nun sagen (wenn auch be recht niedrigen Spannungen, und 
komischem Spannungsanstieg während des Entladens).
Dann wieder geladen mit 1C (56Minuten), dann wieder entladen -> jetzt 
kein extremer Lazy mehr erkennbar, Endladespannung ist im Schnitt bei 
1,05V relativ stabil - sieht sehr nach Erfolg aus. Allerdings sind mir 
die 1,05V trotzdem noch etwas wenig (lt. Datenblatt sollten es schon 
noch 1,2V sein). Könnte also immer noch "etwas lazy" sein ;-)
Naja - habe grade wieder den Akku gefüllt, und werde gleich wieder den 
Abgang nach etwas Abkühlung einleiten (den letzten heut' ;-) - mal 
sehen, was er gleich zeigen wird.

Autor: JensG (Gast)
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@ Oszi40 (Gast)

> Seitdem ich ein ELV-Ladegerät mit Kapazitätsanzeige benutze, muß ich
> jedoch feststellen, das bei einigen Herstellern zwischen Etikett und
> wahrer Kapazität Welten liegen! Wo bei R6 dicke 2300 mAh drauf standen
> waren oft nur 1800 drin.

naja, kommt drauf an, wie hoch der Entladestrom zum Messen ist, und 
welche Spannung als Entladeschlußkriterium benutzt wird, und ob es neue 
Akkus waren, und ob ...
Soweit ich die Akkudatenblätter kenne, liegt der Referenzstrom zum 
Bestimmen der Kapazität in der Regel weit unter 1C. Je höher der 
Messstrom über der Referenz liegt, um so weniger mißt man dann. 
Vielleicht muß man das ELV-Gerät dahingehend etwas eichen (wenn es die 
Möglichkeit dazu hat)

Autor: JensG (Gast)
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Letzte Entladung heut ist durch. Keine wesentliche Änderung zu vorher, 
wieder im Schnitt 1,05V Entladespannug (150mV unter Datenblattangabe). 
Ich würde daher eher denken, das ist kein Lazy mehr, sondern schlicht 
und einfach erhöhter Innenwiderstand aufgrund dessen Alters 
(Ladespannung ist auch so zw. 100-150mV über Datenblattangabe). Auf den 
Akkus (HR-3U 2100mAh von Sanyo) ist 03 03 AP im Etiket eingeprägt - 
heist das März 2003? Wenn ja, dann sind die doch schon 5 Jahre alt.
Im selben 4er Akkupack zeigen übrigens 2 davon keinen Lazy/Memoryeffekt 
(zumindest nicht bis unter 800mV). Alle viere sind also offenbar 
reichlich in ihren Eigenschaften auseinandergedriftet (was wohl normal 
ist, wenn einer mal anfängt, aus der Reihe zu tanzen). Die anderen werde 
ich demnächst auch "durchnehmen". Ich vermute dann ebenfalls erhöhten Ri 
aufgrund des Alters, aber trotzdem noch wie beim ersten Akku eine 
Kapazität um die 90-95% .
Die anfänglich beobachteten Lade/Entladekurven betrachte ich mal als 
extreme Abart einer Mischung aus Memory/LazyEffekt in Zusammenhang mit 
dem erhöhten Ri (der den recht niedrigen Spannungslevel bei 2A (=1C) 
verursacht haben dürfte), womit ich meine Initialfrage als beantwortet 
betrachte.
Wenn ich dran denke (und falls es noch jemanden interessieren sollte 
;-), werde ich noch die Resultate zu den anderen Akkuzellen 
bekanntgeben.

Autor: JensG (Gast)
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Nur falls es jemanden noch interessieren sollte: Akkus liesen sich 
soweit ganz gut restaurieren. Alle vier haben noch um die 90% Kapoazität 
(wobei ich immer mit 2A gemessen habe - beim weit niedrigeren 
Meß-Entladestrom laut Datenblatt sollten sich die Werte dann noch etwas 
Richtung 100% bewegen lassen). Nur der Ri scheint schon etwas gelitten 
zu haben - drei Zellen sacken gleich zu Beginn auf bzw. unter 1V ab bei 
2A (bei weniger Strom liegen wir noch reichlich über 1V). Sollte soweit 
erstmal wieder für die Kamerareichen ;-)
Aber mit Memory/Lazy-Effekt hat das nix mehr zu tun, wie es anfangs der 
Fall war.

Autor: Peter Dannegger (peda)
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JensG wrote:
> Hallo,
> habe mal nun endlich meinen Akkupak für die Digital Kamera gründlicher
> untersucht, weil die Kamera immer schneller nach jeder Ladung behauptet,
> daß die Akkus leer wären, und das Ladegerät in letzter Zeit immer
> schneller heise Akkus produzierte.

Genau das ist mir auch passiert.
Alle Akkus wurden beim Laden schweineheiß und brachten selbst direkt 
nach dem Laden nur noch "low-bat" in der Kamera ohne ein einziges Foto 
gemacht zu haben.

Ich hatte so ein billig Ladegerät, wo immer 2/4 Akkus zusammen geladen 
werden, das ist wirklich der allerletzte Schrott.

Ich hab jetzt mal ein Sony mit Einzelladung und Refreshfunktion gekauft 
(Saturn 35,-€).
Die Kamera macht wieder Bilder wie dumm.
Sogar alte 940mA Akkus laufen jetzt in der Kamera.

Wie die Refreshfunktion genau funktioniert, weiß ich nicht, laut 
Anleitung kann sie bis zu 5 Stunden dauern.

Fakt ist, der Memoryeffekt existiert auch bei NiMh bis hin zur völligen 
Unbrauchbarkeit an leistungshungrigen Verbrauchern (Kamera), aber er ist 
mit dem richtigen Ladegerät reversibel.


Peter

Autor: JensG (Gast)
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@ Peter Dannegger
wobei das bei mir nicht unbedingt ein total billiges Ladegerät war. Es 
war halt leider nur etwas zu sehr an die Kapazität der mitgelieferten 
Akkus (700mAh) angepaßt gewesen (und ist noch ;-), was bedeutet, daß es 
mit rund 100mA geladen hatte, und nach reichlich 7h (oder 8h - egal) 
hat der Timer dann VOLL gemeldet (war also timergesteuert).
Die Anleitung sagte auch, daß man nur die Original-Akkus damit laden 
sollte. Aber das hatte ich mal geflissentlich ignoriert, denn wieso soll 
ein Ladegerät nur auf Original-Akkus geeicht sein ;-). Da ich aber 
damals ohne genauere Prüfung dachte, das Ladegerät würde  bei einem 
solchen Markenhersteller nach dem -dU/dt Verfahren arbeiten, habe ich 
mir dann irgendwann einfach mal größere Akkus angeschafft (2100mAh), und 
mit diesem Ladegerät fröhlich geladen und genutzt, bis die dann bald 
schlechter waren als die "Originalakkus" :-(
Naja, nun weiß ich wenigstens, daß ich mir mal ein "besseres" Ladegerät 
kaufen sollte.

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