Ladestrom bei Lipos überschreiten?

[Shuttle ZXX]

AW: Ladestrom bei Lipos überschreiten?

Was passiert genau, wenn ich den max. Ladestrom bei Lipos überschreite?

Ich würde mal tippen, dass sich über kurz oder lang der Separator, der Anode und Kathode voneinander trennt, in den Zellen verabschiedet. Durch ihn müssen ja die Elektronen diffundieren und wenn dies zuschnell passiert... naja was da jetzt genau passiert weiß ich nicht aber so in der Art wird sich das wohl abspielen.

Wenn dann der Sepparator erstmal "löcher" hat, dann gehts vollends schnell. Die Zellen erleiden einen inneren Kurzschluss und es geht wie bei "Cheech and Chog" --- "Up in Smoke"

soviel zu meiner bescheidenen Abschätzung.

Viel erfolg beim Testen und berichte bitte weiter. (Und "teste" bitte vorsichtshalber ausserhalb geschlossener Räume )

Gruß Jens

[Hero67]

AW: Ladestrom bei Lipos überschreiten?

LiPo und LiFe Zellen unterscheiden sich von herkömmlichen Zellen, die nach dem galvanischen Prinzip funktionieren. Es gibt keinen Seperator im herkömmlichen Sinne. Das Besondere ist, dass sowohl an der Kathode, der Anode als auch im Elektrolyt Lithium vorhanden ist, es daher keinen Seperator/Membran geben muss, der/die ein Anlagern der Metalle verhindert.

Das Problem ist nicht der Seperator, den es in der Form nicht gibt, sondern die Kristallstruktur der Kathode. In ihr ist begründet, warum

- bei Unterspannung die Zelle hin ist
- bei ßberspannung metallisches Lithium zusammen mit Sauerstoff entsteht = Puff
- die Entladerate höher ist als die Laderate
- LiFe Akkus mit viel höherer Laderate klarkommen als LiPos

Plus ein bißchen Ohmsches Gesetz.

Normalerweise kann man anhand der Spannungsreihe der Elemente recht einfach ermitteln, welches die typischen Spannungen einer Zelle sind, aber das ist bei LiXX Akkus nicht so einfach, da sowohl die Anode als auch die Kathode ein komplexere Molekülstruktur bilden, letztere ein Kristellgitter.

Ich könnte chemisch erklären warum das so ist, nicht aber die genaue Höhe, dazu fehlen mir dann doch die Kenntnisse, aber nur wenn das wirklich von Interesse ist.

[richy18]

AW: Ladestrom bei Lipos überschreiten?

Ich könnte chemisch erklären warum das so ist, nicht aber die genaue Höhe, dazu fehlen mir dann doch die Kenntnisse, aber nur wenn das wirklich von Interesse ist.

Interessant wäre für mich, ob eine höhere Laderate die Kristallstruktur der Kathode schädigen kann.
Wenn ja, gibt es Warnzeichen (z.B. erhöhte Temperatur) oder läuft das unmerklich ab?

Grüße
Ralf

[Farkas]

AW: Ladestrom bei Lipos überschreiten?

Meiner Einschätzung nach werden die Zellen schneller
hochohmig als bei freigegebener C-Ladehöhe.
Sprich sie altern halt schneller.







Gruss,Andi.

[Hero67]

AW: Ladestrom bei Lipos überschreiten?

Meiner Einschätzung nach werden die Zellen schneller
hochohmig als bei freigegebener C-Ladehöhe.
Sprich sie altern halt schneller.

Wenn man jetzt noch wüßte was hochohmig und altern in diesem Zusammenhang bedeutet und vor allem warum.

Interessant wäre für mich, ob eine höhere Laderate die Kristallstruktur der Kathode schädigen kann.

Ja, es kann die Kristallstruktur beschädigen.

Die Kathode besteht aus LiMn2O4 oder LiCoO2, die Anode besteht i.A. aus einer Lithium-Kohlenstoff-Verbindung.

Da Lithium in der Spannungsreihe der Elemente ein extrem niedriges Potential hat, kann fast jeder Stoff als Kathode verwendet werden. Die Potentialdifferenz zu LiMn2O4 oder LiCO2 ist allerdings höher als die zur Kohlenstoffverbindung.

Während des Entladevorgangs wandern positiv geladenen Li+ Ionen zur Kathode und lagern sich in dem Kristallgitter aus LiMn2O4 oder LiCoO2 an. Zusammen mit den Elktronen die über die Kabel und den Verbraucher wieder zur Kathode fließen, lagern sich Lithium Atome in dem Kristallgitter an.
Beim Ladevorgang wird durch eine angelegte Spannung diese Verbindung wieder aufgebrochen und die Li+ Ionen wandern wieder zur Anode. Es müssen aber immer noch Li Atome im Gitter verbleiben.

Die Krux bei der Sache: Ist das Kristallgitter soweit gesättigt (Akku entladen), dass sich genügend Lithium Atome eingelagert haben, so wird der Kristallgitterverbund so stabil, dass sich die Atome nicht mehr beim Anlegen einer Spannung aus dem Gitter lösen, das nennt man dann Tiefentladung.

Die andere Krux ist die ßberladung: Werden zuviele Lithium Atome aus dem dem Kristallgitter entfernt, so wird das Kristallgitter instabil und bricht in sich zusammen, wenn die angelegte Spannung die Potentialdifferenz der Verbindungen im Kristall übersteigt. Es wird unter anderem Sauerstoff aus dem Gitter frei. Dieser reagiert mit dem Lithium unter starker Wärmeentwicklung. Daher führt das Anlegen einer zu hohen Spannung zum Abfackeln des Akkus.

Das Laden eines Akkus muß immer mit einer etwas höheren Spannung erfolgen, als das aktuelle Potential zwischen Anode und Kathode. Denn wenn keine Spannungsdifferenz anliegt, dann fließt auch kein Strom. Laut Ohmschen Gesetz R = U/I muß bei gleichem Widerstand aber die Spannung erhöht werden um eine höhere Stromstärke zu erreichen. Gegen Ende des Ladens beim Erreichen einer festgelegten Spannung wird die Stromstärke zurückgefahren, es werden also immer weniger Lithium Atome aus dem Kristallgitter gelöst und schließlich wird der Ladevorgang beendet um noch genügend Lithium an der Kathode zu belassen und ein Einbrechen des Gitters zu verhindern.

Das kann man sehr schön am Ladegerät sehen. Ladet doch mal Euren Akkus mit 3C und schaut Euch die Zellenspannugen an. Dann brecht ab und ladet mit 1C und ihr werdet bemerken, dass die Zellenspannung plötzlich niedriger ist.

Die beiden oben beschriebenen Effekt treten natürlich nicht knall auf Fall auf, sondern auch teilweise in kleinen Stückchen. Lade ich also permanent mit höheren Strömen, dann lade ich auch permanent mit etwas höheren Spannungen. Das Kristallgitter bricht dann nicht auseinandern, sondern "bröckelt" ein bißchen.

Entlade ich einen Akku zu tief, so ist das Kristallgitter auch nicht zu 100% gesättigt sondern nur einige Teilbereiche, die dann aber ebenfalls verloren sind.

Beide Effekte führen zu einem Kapazitätsverlust, weil ein Teil der Kathode "verloren" ist.

Sonstige Effekte, wie ein Reagieren des Lithium mit dem Elektrolyt oder ein Verschleiß des Seperators, durch aber Lithum Ionen und keine Elektronen diffundieren, kann man wohl ausschließen. Denn dann müßte dieser Effekt auch beim Entladen auftreten und dort sind die Ströme ungleich höher. Und in welche Richtung die immer positiv geladenen Lithium Ionen wandern, ist dabei egal.

Der Innenwiderstand ergibt sich zum größten Teil aus der Leitfähigkeit des verwendeten Elektrolyts. Eine Veränderung dess Leitfähigkeit durch chemische Reaktionen - Hochohmigkeit - dürfte also wietestgehend auf hohe Entladeraten, aber weniger auf hohe Laderaten zurückzuführen sein.

Wenn ja, gibt es Warnzeichen (z.B. erhöhte Temperatur) oder läuft das unmerklich ab?

Das wird eher unmerklich ablaufen, denn wenn das Kristallgitter nur ein wenig zerbröckelt wird z.B. nur ein wenig Sauerstoff frei, der mit dem Lithium reagiert. Das hängt natürlich von der Laderate ab. Mit 100C Laden - dann wird bestimmt der Akku warm

Akku tiefentladen: Teile des Kristallgitters der Kathode werden dauerhaft stabil, woraus Kapazitätsverlust resultiert.
Akku mit zuviel C laden: Das Kristallgitter wird teilweise zerstört, ebenfalls Kpazitätsverlust, wenn auch aus anderem Grund.
Akku immer odentlich über die Grenzen rannehmen: Der Innenwiderstand wird mit der Zeit steigen.

LiFe Akkus kann man z.B. so schnell laden (Li von der Kathode abziehen), weil die Verbindung FePO4 auch ohne Li stabil belibt. Daraus resultiert natürlich auch eine höhere Sicherheit dieser Akkus.

[Lama V4]

AW: Ladestrom bei Lipos überschreiten?

Bringen tut das Ganze doch nur was wenn man am Platz laden will und nicht genügend Lipos zur Verfügung hat... oder? Hat man genügend Lipos für die Helis zur Hand so reicht es doch zu Hause in Ruhe und mit 1C zu laden. Allgemein bekannt ist nunmal das Lipos eine längere Lebensdauer haben, wenn man sie max. bis 80% entlädt und langsam wieder auflädt, in einem Beitrag hier wurden sogar nur 1/2C genannt. Ausserdem bin ich selbst mittlerweile dazu übergegangen meine Lipos nach dem fliegen nicht mehr voll zu laden, sondern nur auf Erhaltungsspannung wieder aufzufüllen. Geht´s ans fliegen werden sie vorher komplett voll gepumpt. Sind aber Lipos mit mehr als 1C ladefähig so würde ich das am Platz auch ausnutzen.. aber zu Hause macht das doch wirklich keinen Sinn

[richy18]

AW: Ladestrom bei Lipos überschreiten?

Bringen tut das Ganze doch nur was wenn man am Platz laden will und nicht genügend Lipos zur Verfügung hat... oder? Hat man genügend Lipos für die Helis zur Hand so reicht es doch zu Hause in Ruhe und mit 1C zu laden. Allgemein bekannt ist nunmal das Lipos eine längere Lebensdauer haben, wenn man sie max. bis 80% entlädt und langsam wieder auflädt, in einem Beitrag hier wurden sogar nur 1/2C genannt. Ausserdem bin ich selbst mittlerweile dazu übergegangen meine Lipos nach dem fliegen nicht mehr voll zu laden, sondern nur auf Erhaltungsspannung wieder aufzufüllen. Geht´s ans fliegen werden sie vorher komplett voll gepumpt. Sind aber Lipos mit mehr als 1C ladefähig so würde ich das am Platz auch ausnutzen.. aber zu Hause macht das doch wirklich keinen Sinn

Na ja... gestern z.B. habe ich 7 Akkus leer geflogen. Bei 1C müssten die Akkus ca. 7 Stunden geladen werden (1h pro Akku) - bei 1/2C wären das sogar ca. 14 Stunden

Da man NIEMALS unbeaufsichtigt laden soll, wäre ich also gestern (ich war um 15 Uhr @home) bis 22 Uhr (1C) bzw. bis 5 Uhr morgens (1/2C) zu Hause festgenagelt gewesen bzw. hätte nicht schlafen dürfen. Das ist doch absolut inakzeptabel.

Wenn ich meine Turnigys hingegen mit 5C lade (offiziell angegeben) dann bin ich nach nur 2 Stunden fertig.

Für mich ist das also nicht nur ein Argument für den Platz.

[Sisko]

AW: Ladestrom bei Lipos überschreiten?

Für sowas nehme ich ein Paralell-Ladeboard von HK.
Funktioniert unter bestimmten Vorraussetzungen sehr gut:
- gleiche Spannung
- gleiche Zellenzahl
Da sind dann auch 6 Lipos in 1 Stunde geladen z.B.
Die Spannung is wichtig in dem Fall, denn sonst gleichen sich die Zellen mit maximal - möglichem Strom aus, was sie eben nunmal schädigen würde. Beachtet man das alles allerdings, ist das eine sehr gute Methode.

[richy18]

AW: Ladestrom bei Lipos überschreiten?

Für sowas nehme ich ein Paralell-Ladeboard von HK.
Funktioniert unter bestimmten Vorraussetzungen sehr gut:
- gleiche Spannung
- gleiche Zellenzahl
Da sind dann auch 6 Lipos in 1 Stunde geladen z.B.
Die Spannung is wichtig in dem Fall, denn sonst gleichen sich die Zellen mit maximal - möglichem Strom aus, was sie eben nunmal schädigen würde. Beachtet man das alles allerdings, ist das eine sehr gute Methode.

Klar, ich habe mir für meinen Junsi iCharger (1000W) ein Kabel gebastelt, mit dem ich die Lipos in Reihe schalten kann. Ich lade/balanciere dann quasi 3 Akkus parallel als Verbund mit 9S. Das sind dann ca. 7-8 Minuten pro Akku (bei 5C).

Wegen der von dir bereits erwähnten Voraussetzungen kann ich das aber nicht mit allen Akkus machen. Auf'm Platz ist das aber auch mit drei Akkus schon genial

[richy18]

AW: Ladestrom bei Lipos überschreiten?

Für sowas nehme ich ein Paralell-Ladeboard von HK

Meinst du dieses hier:

HobbyKing R/C Hobby Store : Parallel Balance charging Board for 6 packs 2~6S (XT60)

Wie funktioniert das denn? Damit kann doch nicht jede Zelle einzeln überwacht bzw. balanciert werden - oder?

[Patriek]

AW: Ladestrom bei Lipos überschreiten?

Interesssant! Ich habe mich abboniert

[tiepel]

AW: Ladestrom bei Lipos überschreiten?

Hi,
ja, interessantes Thema. Mal sehen, wie der Test nach ein paar Monaten ausgehen wird.
Dass die Lebensdauer der Akku sinkt, dürfte klar sein. Die Frage ist nur wieviel.
Jetzt wäre es gut, wenn man z. B. Kapazität und Innenwiderstand der Akkus dokumentieren könnte, sodass man in ein paar Monaten einen objektiven Vergleich bekommt.
Gruss Reimund

[richy18]

AW: Ladestrom bei Lipos überschreiten?

Hi,
ja, interessantes Thema. Mal sehen, wie der Test nach ein paar Monaten ausgehen wird.
Dass die Lebensdauer der Akku sinkt, dürfte klar sein. Die Frage ist nur wieviel.
Jetzt wäre es gut, wenn man z. B. Kapazität und Innenwiderstand der Akkus dokumentieren könnte, sodass man in ein paar Monaten einen objektiven Vergleich bekommt.
Gruss Reimund

Das sollte kein Problem sein. Mein iCharger hat eine USB-Schnittstelle und ich kann die Daten mit LogView aufzeichnen. Auch den Innenwiederstand kann das Gerät messen.

Meine Evos sind ca. 1 Jahr alt und haben einen Innenwiederstand von 7-8 mOhm je Zelle.

Die Turnigys sind neu (5 Zyklen) und haben 3-4 mOhm je Zelle.

Bin gespannt, wie sich die Werte abhängig vom Ladestrom verändern. Schade nur, dass jetzt die Winterzeit mit weniger Flugmöglichkeiten kommt.

[Taumel S.]

AW: Ladestrom bei Lipos überschreiten?

Hero67, schönen Dank für deine interessanten Beiträge!
Weißt du vielleicht auch, was die ideale Lagerspannung von LiPos ist? Die Tipps gehen nämlich wieder zusehends auseinander statt dass man sich einig wird...

Bitte ankreuzeln:

* LiPo möglichst leer, ca zu 90% leer lagern (bei relativ häufiger Spannungskontrolle)
* zu 70-80% leer
* zu 50% leer (wie sehr häufig empfohlen)
* bei 3,80 Volt (wie ebenfalls sehr häufig empfohlen)
* bei 60% und mehr (wie es neuere Lader teilweise machen)

[MeiT]

AW: Ladestrom bei Lipos überschreiten?

Hi,

ich kann dazu nur sagen,

lieber 2 akkus quälen und schnell laden,... (und jedes Jahr 2 Akkus neu kaufen)

als die hoffnung zu haben, dass 7 akkus mehrere jahre lang halten.

Grüße