Warum nur mit 1C laden?

[peperoni]

Von E-Technik habe ich nicht viel Ahnung, daher mag dem ein oder anderen die Frage trivial erscheinen, trotzdem bitte ich um ernsthafte Antworten. Danke!

Wieso sollten LiPo Akkus höchstens mit 1C geladen werden, wenn doch beim Entladen soviel höhere Ströme fließen? 25-40C Akkus, die beim fliegen hart rangenommen werden und das locker wegstecken, nur mit 1C laden zu dürfen, erscheint mir übervorsichtig.

[Del Torres]

AW: Warum nur mit 1C laden?

Das hängt mit der chem. Reaktion zusammen die beim Laden stattfindet. Ka was genau. Ich lade eh mit mehr

[ralfk.7162]

AW: Warum nur mit 1C laden?

immer mit 2 c


Mfg R

[joachim68]

AW: Warum nur mit 1C laden?

Bei den ersten Generationen war der chemische Aufbau so, das die Zellen bei Ladungen über 1C viel schneller gealtert sind.
Die ersten Lipos wurden, und auch heute noch billige Industrie-Zellen soll man mit 0,7C laden!!!
Moderne Lipos der letzten Generationen sind teilweise bis 10C frei gegeben.
Ist natürlich nicht gerade förderlich für die Lebensdauer (die Kapazität läst meist nach 40 bis 50 Ladungen drastisch nach), aber Ladungen mit 2 bis 4 C sind heutzutage unbedenklich.
Aber natürlich nur, wenn´s laut Hersteller freigegeben ist!!

[Hero67]

AW: Warum nur mit 1C laden?

Eigentlich ist das recht simpel. Dem Elektrolyt ist es tatsächlich relativ egal in welche Richtung die Lithium-Ionen wandern, insofern könnten man genau so hohe Lade- wie Entladeraten haben.

Grundprinzip: Beim Laden werden Lithium-Atome aus dem Kristallgitter der Kathode entfernt. Der Rest des Kristallgitter besteht aus Sauerstoff und Mangan oder Cobalt. Wird zuviel Lithium entfernt, wird der Rest des Gitters instabil und zerfällt = Kapazität futsch + Sauerstoff wird frei, der mit dem Lithium reagieren kann = puff.

Beim Entladen wird Lithium an der Kathode angelagert. Ist es zuviel, dann wird das Gitter dauerstabil, Kapazität futscht.

Da man gemäß Ohmschen Gesetzt immer etwas mehr Spannung als die aktuelle Zellenspannung anlegen muß, damit überhaupt Strom fließt, kann es bei zu hohen Laderaten zu einer ßberspannung kommen, Gitter wird instabil.

Diese Spannungsdifferenz ist umso größer je größer der Innenwiederstand. Das Gleiche gilt auch beim Entladen, nur nähert man sich da i.A. nicht bewußt der Entladeschlußspannung, beim Laden geht man aber bewußt an die Grenze von 4,2V. Ein bißchen mehr geht da schon, die Hersteller lassen als angelegte Spannung zum Laden auch bis 4,25V zu, aber das Gitter zerbröselt auch nicht auf einen Schlag sondern erstmal nur kleine Teile davon.

Da der Innenwiederstand das entscheidende Kriterium ist, kann man i.A. Akkus, die für höhere Entladeraten spezifiziert sind (die angegeben Entladeraten sollten theoretisch umgekehrt proportional zum Innenwiderstand sein) auch mit höheren Laderaten laden. Wenn der Innenwiderstand eines LiPos mit 40C auch tatsächlich nur halb so groß ist wie der eines mit 20C, dann verträgt erstere auch 4C Laderate genau so gut, wie der zweite die 2C. Die Temperatur hat beim Laden natürlich genau so einen Einfluß auf den Innenwiderstand, wie beim Entladen. Zum Laden mit hohen C-Raten mögen es LiPos daher auch gerne etwas kuscheliger, so ca. 30°C. Man kann also tatsächlich zuhause eher mit höheren C-Raten laden, als draußen am Platz, wo es zumindest z.Z. noch recht kalt ist.

Bei einem LiPo muß wie beschrieben immer ein Teil der Lithium-Atome an der Kathode verbleiben. Nur ca. 50-60% des Lithium sind für den Ladungstransport tatsächlich nutzbar.

Bei LiFe-Zellen sieht das anders aus. Da das Kristallgitter der Kathode aus anderen Elementen zusammengesetzt ist, belibt das Gitter immer stabil und 100% des Lithiums können für den Ladungstransport verwendet werden. Ebenso reagiert die Kathode nicht so empfindlich auf ßberspannungen, es kann daher auch mit weitaus höheren Laderaten geladen werden, als beim LiPo.

[Tiger996]

AW: Warum nur mit 1C laden?

Danke für den super beitrag Hero67!
Wen man mir jetzt noch erklärt warum es für einen Lipo schädlich ist ihn mit voller Ladung zu lagern bin ich echt um einiges Erleuchteter

[DJBlue]

AW: Warum nur mit 1C laden?

Durch innere "oxidation" (wg. dem Elektronendruck) können sie an Druck und Kapaziät verlieren.
Hoffe ich habs richtig vormuliert. *schäm*

Ausserdem soll es Gefährlich sein (Explosionsgefahr, Brandgefahr)

[Del Torres]

AW: Warum nur mit 1C laden?

Danke Hero,
sag mal, das bedeutet man sollte Akkus eher direkt nach dem Fliegen laden ohne abzukühlen und (wenn vorhanden) in einer Wäremebox?

[Kalessin]

AW: Warum nur mit 1C laden?

Das ist mal eine ausführliche Erläuterung. Da reicht der olle Knopp nicht, also: danke.

[Hero67]

AW: Warum nur mit 1C laden?

Wen man mir jetzt noch erklärt warum es für einen Lipo schädlich ist ihn mit voller Ladung zu lagern bin ich echt um einiges Erleuchteter

Es schadet dem Akku sowohl, wenn man ihn leer lagert (3,0V) oder auch voll (4,2V). Die dauerhafte unlösbare Einlagerung des Lithiums im Kristallgitter tritt natürlich nicht knall auf Fall, bei weniger als 2,8V auf, sondern auch schleichend je dichter das Potential an der Spannungsuntergrenze ist.

Das Gleiche gilt umgekehrt für eine zu hohe Spannung. Wärme begünstigt beide Prozesse. Daher Akkus kühl lagern und die Lagerspannung schön in der Mitte zwischen den beiden Extrema halten. Die Angaben zu den optimalenn Werte differieren dabei von 40-60% Ladung oder 3,75-3,85V Zellenspannung.

Die Selbstentladung bei LiPos ist übrigens sehr gering. Es ist tatsächlich etwas sicherer den Akku bei 3,0V liegen zu lassen, als bei 4,2V.
Wenn man den Akku voll lagert gibt es eine zusätzliche Gefahr: Nicht nur dass das Kristallgittern an der Kathode langsam zerfällt und damit der Akku an Kapazität verliert, es wird eben beim Zerfall auch immer etwas Sauerstoff frei, welcher mit dem Lithium reagieren kann. Das erzeugt wiederum ein bißchen Wärme, was den Zerfall weiter beschleunigt. Es kann dabei so eine Art Kettenreaktion entstehen und der Akku geht durch. Die Gefahr ist aber sehr gering, da der langsame Zerfall bei hoher Spannung sehr langsam von Statten geht.

Aber die potentielle Gefahr, dass ein vollgeladener Akku von alleine hochgeht ist natürlich viel größer als bei einem leeren Akku.

das bedeutet man sollte Akkus eher direkt nach dem Fliegen laden ohne abzukühlen und (wenn vorhanden) in einer Wäremebox?

Wann Du das machst spielt nicht so eine Rolle.

Laden/Entladen = Strom soll fliessen = Innenwiderstand sollte möglichst gering sein = Akku hat optimale Temperatur ca. 25-35°C, über 60°C ist auch wieder tödlich

Akku wird gelagert = Innenwiderstand sollte möglichst groß sein + chemische Prozesse werden verlangsamt = Akku möglichst kühl ca. 10-15°C, Kühlschrank wäre optimal.

Auch das Elektrolyt, i.A. LixFP ist natürlich an den chemischen Prozessen beteiligt, auch da kann ein chemische Zerfallsprozess stattfinden. Das Elektrolyt ist aber eher durch Wärme und vor allem hohe Ströme betroffen. Die Ladeströme sind da natürlich weniger das Problem, sondern die ungleich höheren Entladeströme. Der Effekt äußert sich nicht in einem Kapazitätsverlust, sondern in einem Anstieg des Innenwiderstands.

Das LixFP steht für ein Verbindung aus Phospor und Flour (welche eben sehr reaktiv ist) und ringförmig darum angeordnete Lithiumatome. Beim Zerfall des Elektrolyts verbindet sich das noch reaktivere Lithium anstelle des Fluors mit dem Phospor. Danach können nicht mehr so viel Lithium-Ionen beim Weg von der Kathode zur Anode und umgekehrt ausgetauscht werden -> der Innenwiderstand wird größer.

Einen Akku öfter dauerhaft mit der aufgedruckten C-Rate zu belasten ist, unabhängig von den hohen Spannugsabfällen, daher ebenfalls keine gute Idee. Die Akkuhersteller machen auch keine Angaben darüber, wie stark die Spannung bei welchem Strom fallen darf oder über welche nutzbare Kapazität das gilt. Sie garantieren lediglich, dass der Akku nicht die maximale Temperatur von 62°C überschreitet. Aber auch das stimmt nicht immer.
Zumal durch den dadurch bedingten schnelleren Ansteig des Innenwiderstands sich auch gleichzeitig die möglichen Entladeraten reduzieren -> ein Teufelskreis.
Allerdings wird dieser Effekt häufig überbewertet. Eine Entladerate von 1C bedeutet, dass der Akku unabhängig von Kapazität und Spannung nach 1 Stunde leer ist.

Für dauerhaft oder durschnittlich 20C muß man den Akku also in 3 Minuten leerfliegen, mit 20% Restkapazität wären das ca. 25C, da kann ein 40C Akku nicht schaden. Wenn man keinen arg kleinen Akku gewählt hat, muß man es dafür schon richtig krachen lassen, natürlich nur bei einem Akku bei dem das Produkt aus Kapzität und C-Rate die erforderlichen Ströme auch bringt. Bei Flugzeiten von 6 Minuten mit ca. 10-15C langt daher auch für die für die meisten Piloten ein 20-30C Akku.
Einziger Nachteil: Ein 40C Akku wird nach vielen Zyklen einen Innenwiederstand entsprechend eines neuen 20C Akkus haben, der dann schon hin ist. Ein 40C Akkus hält aber trotzdem nicht doppelt so lange, weil ja der Kapzitätsverlust durch Zerfall/Dauerstabilität der Kathode auch schon fortgeschritten ist.

Es ist also in der Regel von Vorteil z.B. einen 3000er 25C Akku zu nehmen statt eines 2500er mit 30C, wenn beide in etwa gleich schwer sind, da man etwas mehr Kapazität zur Verfügung hat und trotzdem die gleichen Ströme aus dem Akku ziehen kann.


Es gibt da einige im Web publizierte Diplom- und Doktorarbeiten zu finden. Aber meisten dieser Informationen lassen sich auch auf der "Nie wieder keine Ahnung"-Webseite, genannt Wikipedia, nachlesen, aber leider nicht alles. Die US-Seite ist da schon etwas ergiebiger.

[phiphi]

AW: Warum nur mit 1C laden?

Hallo

Und auch von mir vielen Dank

@mod:
Ich finde die beiden Beiträge von Hero sollte man hier pinnen oder ins HeliWiki übernehmen, damit sie nicht verloren gehen...

Grx Phi

[Markus 'nurmalso' Pillmann]

AW: Warum nur mit 1C laden?

Ich hol den Thread mal nach oben.

Es finden sich hier doch Infos, die man so gut aufbereitet nicht an jeder Ecke findet und zur Behandlung von Lipos tauchen doch immer wieder Fragen auf.

Grüße
Markus

[Neoplaner]

AW: Warum nur mit 1C laden?

Echt genial die Erklärung von Hero67. Man hört zwar immer das man
dies und das nicht darf, aber niemand konnte mir so richtig sagen wieso.

Bis jetzt vielen Dank an Hero67

[Diablol]

AW: Warum nur mit 1C laden?

Hallo Leute,
eigtl wollte ich mich darüber auch mal im Netz schlau machen, ernsthafte und tiefgründigere Lektüre ist aber nicht so leicht zugänglich, sodass ich mit Google doch ganz schnelle wieder hier im dem Forum gelandet bin und mich riesig über diese Erklärung gefreut habe.

möchte nur noch etwas nachbohren

Eigentlich ist das recht simpel. Dem Elektrolyt ist es tatsächlich relativ egal in welche Richtung die Lithium-Ionen wandern, insofern könnten man genau so hohe Lade- wie Entladeraten haben.

Wenn das wirklich der Fall ist, was aufgrund der chem. Reaktion ja nicht bei allen Akkumulatoren der Fall ist, dann habe ich das so verstanden:
Der einzigste Grund der mich an einem hohen Ladestrom hindert ist die ßberspannung bei Ladeschluss aufrgrund dem Innenwiderstand und natürlich die Hitzeentwicklung.

Wenn man mal die Hitze weglässt weil ein Lipo beim Laden doch nicht annähernd so warm wird wie beim Entladen, dann könnte man den Ladestrom doch zu Beginn der Ladung sehr hoch halten und gegen Ende wieder "normalisieren".

Erreichen wird man vllt aber nicht viel weil man je nach Beispielrechnung(Innenwiderstand/Ladestrom) nur etwa 0,3 bis 0,5V zu Verfügung hat und das ist auch schon der Spielraum in dem sich ein Lipo bewegt.

Wenn ich aber doch jetzt ein gutes Ladegerät anschau bzw. die Lipo Ladung allg. Dann wird hier gegen Ende doch eh die Kurve abgeflacht bzw mit dem CV Phase diese ßberspannung verhindert.
Könnte ich dann nicht einfach einen SEHR hohen Ladestrom zu Beginn einstellen und dem Ladegerät überlass ich die Begrenzung.
Iwas passt da, zumindest für mich, noch nicht ganz zusammen, oder was habe ich übersehn.
Danke.

[Diablol]

AW: Warum nur mit 1C laden?

Schade dass mich keiner bestätigt hat..

da ich dem Geheimniss wirklich gern auf den Grund gehen möchte, gibt es eigtl iwo ernsthafte dokumentierte Tests die niedrige und hohe Ladeströme vergleichen und deren Langzeitwirkung?