Wie identifiziere ich defekte LiIon-Zelle(n) mit einfachen Mitteln?

[John Rico]

Hallo an die Elektronik-Fraktion!

Ich habe folgendes Problem: Ich habe eine klassische IRC/LiIon(4x4 Zellen)/Bratbeck-Lampe. leider hat sich wohl mindestens eine Zelle verabschiedet, auf jeden Fall hält die Funzel nicht mehr länger als eine Stunde. Das Viererpack, bei dem der Spannungsabfall auftritt, habe ich bereits identifiziert.
Jetzt suche ich eine einfache Möglichkeit, die einzelnen Zellen zu testen, damit ich herausfinden kann, ob vielleicht nur eine oder wirklich mehrere defekt sind und nicht alle vier austauschen/entsorgen muss, obwohl drei vielleicht noch OK sind.

Leider hab ich bei meiner Suche hier kaum was gefunden. Und wenn, dass ging es um spezielle Ladegeräte für dreistellige Beträge, die ich nicht habe.

Kann man nicht mit einfachen Mitteln die einzelnen Zellen testen? Ich hab von dem Thema leider keine Ahnung, aber könnte man nicht einfach einen kleinen Verbraucher (kleine Lampe o.ä.) nehmen, an die einzelnen Zellen halten und dabei die Spannung messen? So müßte man doch sehen, bei welcher Zelle plötzlich ein Einbruch kommt, oder nicht? Eine Tiefentladung dieser Zelle wäre ja egal, da sie eh schon hin ist.

Es wäre super, wenn dazu jemand eine Idee hat (oder sagen könnte, warum das nicht geht). Und da ich nicht der erste bin, der diese Frage stellt, es aber - zumindest bei meiner Suche - noch keine wirkliche Antwort gab, würde damit sicher vielen geholfen werden!

Schonmal danke in Vorraus!
Gruß
Sven

 

[zack99]

Hallo Sven,
wie hast Du das defekte Zellenpack ermittelt.
Hast Du mit einem Spannungsmesser die Zellspannung gemessen?
Wenn ja wieviel Volt lagen an den parallel geschalteten Zellen.
Sollte die Spannung unter 2,4 Volt sein, so kannst Du besser das gesamte Zellenpaket entsorgen. Bei einer parallelschaltung liegt überall die gleiche Spannung an. eine tiefentladene Zelle zieht dann die anderen mit in den Tod.

Viel Erfolg

Daniel

 

[John Rico]

Ja, ich habe die IRC angeschlossen und dann nacheinander an den vier Zellenpacks die Sapnnung gemesen. Bei einem Pack sank die Spannung recht schnell, während bei den anderen kaum etwas passierte.

Die Spannung an besagtem Pack ist unterschiedlich, ja nach Ladezustand. Ich kann den Akku nach wie vor laden, dann hat das Problempack irgendwas zwischen 2,7 und etwas mehr als 3 Volt. Teilweise zeigte mir mein Multimeter auch "0" an, nach dem Laden hatte ich wieder die genannte Spannung und die Lampe leuchtete wieder für ne bestimmte Zeit.
Ich hoffe, das hilft dir weiter.

Gibt's denn überhaupt eine Möglichkeit, einzelne Zellen nach meiner Idee oder etwas ähnlichem zu testen oder ist das nicht möglich?

Gruß
Sven

 

[zack99]

Das ist aber ein ziemlich seltsames Verhalten. Ich würde erstmal das Zellenpack auseinanderlöten. Miss dann nochmal die Spannungen der einzelnen Zellen. Zellen mit einer Spannung unter 2,3 Volt würde ich direkt entsorgen. Falls Du ein Labornetzteil hast würde ich mit einem Ladestrom von 500 mA und einer eingestellten Spannungsbegrenzung auf 4,2 Volt die vermeintlich guten Zellen versuchen aufzuladen. Dann würde ich die geladenen Zellen mit einem 5 Watt Lastwiderstand 4,7 Ohm entladen. Achtung Widerstand wird heiss! Über dem Widerstand unbedingt die Spannung messen. Die Zeit bis zum Erreichen der Entladeschlußspannung ( 2,5 , besser schon bei 2,7 Volt ) hängt von der Kapazität der Zellen ab ( mAh ). Eine defekte Zelle entlädt sich deutlich schneller.

 

[Bergnafahre]

Hi

Ich stimme der Ausführung von Zack zu. Nur würde ich nicht bis unter 3V entladen, da die Spannung dann normalerweise schon sehr steil abfällt und eine weitere Entladung kaum noch Sinn macht.

bergnafahre

 

[traildesaster]

So im Pack kann man die Zellen nicht überprüfen, weil sie ja parallel geschaltet sind. Hast du mal die Zellenpacks alle durchgemessen? Wenn da einer ziemlich aus der Reihe tanzt mußt du vielleicht einfach mal die Packs ausbalancieren. Sprich so wie am Anfang ALLE Zellen parallel schalten.
Das von dir beschriebene Problem kann nämlich nicht an einer einzelnen Zelle liegen. Wenn eine Zelle kaputt ist können die anderen ja noch unabhängig weitermachen --> 3/4 der Kapa steht noch zur Verfügung. Wahrscheinlicher ist, dass ein komplettes Pack kaputt ist, evtl. Kurzschluß, oder halt einfach neu balanciert werden muß. Das kannst du auch ganz einfach ohne große Löterei machen in dem du dir von Robbe den LiPoly 300 kaufst. Der kann auch einzelne Packs laden. Dann kannst du die 4 Packs einzeln voll laden und dann wäre wieder alles balanciert.

Gruß td

 

[John Rico]

Das ist aber ein ziemlich seltsames Verhalten. Ich würde erstmal das Zellenpack auseinanderlöten. Miss dann nochmal die Spannungen der einzelnen Zellen. Zellen mit einer Spannung unter 2,3 Volt würde ich direkt entsorgen. Falls Du ein Labornetzteil hast würde ich mit einem Ladestrom von 500 mA und einer eingestellten Spannungsbegrenzung auf 4,2 Volt die vermeintlich guten Zellen versuchen aufzuladen. Dann würde ich die geladenen Zellen mit einem 5 Watt Lastwiderstand 4,7 Ohm entladen. Achtung Widerstand wird heiss! Über dem Widerstand unbedingt die Spannung messen. Die Zeit bis zum Erreichen der Entladeschlußspannung ( 2,5 , besser schon bei 2,7 Volt ) hängt von der Kapazität der Zellen ab ( mAh ). Eine defekte Zelle entlädt sich deutlich schneller.

Danke für die schnelle Antwort! Das besagte Zellenpack werde ich die Tage mal auseinandernehmen, wobei die Zellen ja eigentlich die gleiche Spannung haben müssten. Und da ich kein LAbornetzteil o.ä. habe, kann ich die Zellen nur im Akku über mein Notebook-Ladegerät laden. Daher will ich erst irgendwas zerlegen, wenn ich genau weiß, wie ich's am besten mache.
Kannst du mir das mit dem Lastwiderstand mal für Elektronik-Deppen wie mich erklären? Brauche ich einen speziellen Widerstand, oder geht jeder mit etwa 4,7 Ohm? Und dann einfach ranhalten und Spannung messen? Falls ihr jetzt die Hände überm Kopf zusammenschlagt, sorry, ich hab halt keine Ahnung, bin aber für jede Erklärung und auch Hintergrundwissen dankbar!

So im Pack kann man die Zellen nicht überprüfen, weil sie ja parallel geschaltet sind. Hast du mal die Zellenpacks alle durchgemessen? Wenn da einer ziemlich aus der Reihe tanzt mußt du vielleicht einfach mal die Packs ausbalancieren. Sprich so wie am Anfang ALLE Zellen parallel schalten.
Das von dir beschriebene Problem kann nämlich nicht an einer einzelnen Zelle liegen. Wenn eine Zelle kaputt ist können die anderen ja noch unabhängig weitermachen --> 3/4 der Kapa steht noch zur Verfügung. Wahrscheinlicher ist, dass ein komplettes Pack kaputt ist, evtl. Kurzschluß, oder halt einfach neu balanciert werden muß. Das kannst du auch ganz einfach ohne große Löterei machen in dem du dir von Robbe den LiPoly 300 kaufst. Der kann auch einzelne Packs laden. Dann kannst du die 4 Packs einzeln voll laden und dann wäre wieder alles balanciert.

Dass ich die Zellen im Viererverbund nicht testen kann, ist mir klar. Daher ja auch meine Frage, wie ich die einzelnen Zellen testen kann, da ich das Problempack ja kenne. Es liegt definitiv an einem Pack, und die Bratbeck macht ja dicht, wenn ein Pack bei 2,5 V ankommt, auch wenn alle anderen noch 4,x V haben. Somit können die anderen nicht unabhängig weitermachen, oder habe ich dich falsch verstanden?
Ich kann bei eingeschalteter Lampe halt regelrecht sehen, dass bei besagtem PAck die Spannung mit ca. 0,01 V pro Sekunde fällt, während bei den anderen vielleicht im Minutenintervall eine Veränderung eintritt. Oder kann das daran liegen, dass besagtes PAck unter 3 V liegt, während die anderen bei 4 V oder drüber liegen und die Entladekurve unterhalb von 3 V steiler ist als bei 4 V, die Spannung im Problempack also nur aufgrund der nicht linearen Entladekurve schneller abfällt? Wäre dann vielleicht wirklich nach erneutem Paralellschalten alles wieder gut?

Es war halt ziemlich komisch: Bei einer Fahrt wollte ich meine Lampe etwas drehen, da stand ich im Dunkeln. Nach Austausch der defekten Sicherung ging erstmal trotzdem nichts und bei besagtem Pack zeigte mein Multimeter 0 V an. Dann habe ich den Akku einfach mal ans Netzteil gehängt und die Lade-Halogenlampe leuchtete auch. Nach ein paar Stunden war die Lampe aus und mein Akku funktionierte wieder, sprich meine IRC erstrahlte wieder. Nachdem ich die Packs erneut vermessen habe, habe ich dann festgestellt, dass das Problempack die genannten ~ 3 V hatte, während die anderen bei ~ 4 V lagen.

Eigentlich ja nicht mein Problem, aber zum Verständnis: Wenn ein Pack wirklich bei 0 V war, müsste es dann nicht völlig hin sein und dürfte gar nicht mehr funktionieren?

Fragen über Fragen ...
(und hoffentlich ein paar tolle Erklärungen von euch)

Gruß
Sven

 

[zack99]

Uiuiui,
Wie alt ist der gesamte Akkupack?
Hat es beim Zusammenbau aus Versehen mal einen Kurzschluß gegeben? Es gibt Zellen mit eingebauter Kurzschlusssicherung.
Bau das Zellenpaket auseinander und lasse die Einzelzellen einfach mal über Nacht liegen und mess am nächsten Tag mal die Spannungen. Sind die dann immer noch gleich?
Der Widerstand ist ein einfacher 4,7 Ohm Widerstand mit 5 Watt Leistung. Es tuts aber auch ein größerer Wert so bis um die 15 Ohm. Das Entladen dauert dann nur länger. Kriegt man vielleicht auch für unter einem Euro beim Radio und Fernsehtechniker. Den einen Anschluß vom Widerstand an den Pluspol und den anderen an den Minuspol. Halt parallel zum Akku als wäre es eine parallelgeschaltete Akkuzelle. Am besten lötest Du Drahtstücke an die Lötfahnen der Zelle um schnell die Verbindung lösen zu können, bevor der Akku in die Tiefentladung abdriften kann. An diesen Drähten wird dann auch das Messgerät (Volt Messbereich) parallel angeschlossen. Solltest Du nicht schon beim Vereinzeln des Paketes die defekte(n) Zelle(n) entdeckt haben, so sollten sich diese nun durch drastisch kurze Entladezeit identifizieren lassen. Durch die vorherige Parallelschaltung sollten die Entladezeiten ja eigentlich alle gleich sein. Achte nur darauf nicht unter 3 Volt zu fallen. Nach dem Neuaufbau des Zellenpaketes müssen alle Pakete wieder angeglichen werden, aber das weisst Du ja.

Viel Erfolg

Daniel

 

[Bergnafahre]

Hmmm

Nur mal so ein Gedanke....
Was für ein Messgerät besitzt Du denn? Taucht das was?
Nächste Frage(n):
Hast Du ein Handyladegerät übrig?
Weist Du was eine Diode ist und hast Du so was zur Verfügung?

Ich hab da so eine Idee zum Testen...

Achja und reichlich Zeit und etwas Gedult wirst Du auch brauchen
Aber das so oder so!


bergnafahren

 

[traildesaster]

Wie ich gesagt habe ist alles top. Wenn tatsächlich dieser Pack so viel weniger Spannung hat wird wohl ein neues Balancing nötig sein. Das geht wenn du nicht löten möchtest nur mit einem Ladegerät das auch Einzelzellen laden kann. Eigentlich sogar nur so, weil du die Bratbeck SCHUTZschaltung ja umgehst. Danach müßte alles wieder gehen.
ABER, die Frage ist wieso hat dieses Pack eine so viel niedrigere Spannung? Da kommt wenn es das Einzige ist eigentlich nur ein Kurzschluß in Frage. Das kann man aber leicht optisch nachprüfen. Meistens sind die Lötfähnchen am Pluspol durch die Wärme beim Löten so warm geworden, dass sie sich durch die Folie am Batteriebecher geschmolzen haben. Der liegt nämlich auf Minusniveau. Wenn du jetzt Glück hast war der Kurze so kurz, dass die Zellen noch in Ordnung sind, wenn nicht mußt du den entsprechenden Pack austauschen.
Ein Balancing würde es dir zeigen. Ganz einfach mit dem Robbe PowerPeak LiPoly 300. Der kostet bei Ebay unter 20 Euro.

Gruß td

 

[traildesaster]

Ich kann bei eingeschalteter Lampe halt regelrecht sehen, dass bei besagtem PAck die Spannung mit ca. 0,01 V pro Sekunde fällt, während bei den anderen vielleicht im Minutenintervall eine Veränderung eintritt. Oder kann das daran liegen, dass besagtes PAck unter 3 V liegt, während die anderen bei 4 V oder drüber liegen und die Entladekurve unterhalb von 3 V steiler ist als bei 4 V, die Spannung im Problempack also nur aufgrund der nicht linearen Entladekurve schneller abfällt? Wäre dann vielleicht wirklich nach erneutem Paralellschalten alles wieder gut?

Korrekt! Liegt an der steilen Entladekurve gegen Ende. Bei einem Unterschied von 1 Volt ist es doch klar, dass es daran liegt. Nach oben deckeln die vollen Packs nach unten das leere Pack. Ansonsten was ich oben geschrieben hab.

Gruß td

 

[John Rico]

Uiuiui,
Wie alt ist der gesamte Akkupack?
Hat es beim Zusammenbau aus Versehen mal einen Kurzschluß gegeben? Es gibt Zellen mit eingebauter Kurzschlusssicherung.
Bau das Zellenpaket auseinander und lasse die Einzelzellen einfach mal über Nacht liegen und mess am nächsten Tag mal die Spannungen. Sind die dann immer noch gleich?

Die Lampe(n) haben wir mit mehreren im Herbst 2006 gebaut, wobei ich sie sowohl im letzten als auch diesen Winter nur sehr wenig genutzt habe.
Am Anfang funktionierte alles wunderbar und ich hatte für ~ 5 Std. Licht. Diesen Herbst (nach einem 3/4 Jahr ohne Benutzung) beim Check waren zwei Packs bei ~ 3,6 V, die anderen bei ~ 4,5 V. Ich denke mal, dass das an der schwankenden Zellenqualität dieser Camcorderakkus liegt. Darauf habe ich alle paralellgeschaltet und ich hatte wieder Saft für mehr als 4 Stunden (habe die max. Laufzeit nicht mehr getestet). Seit oben beschriebener Tour dann das Problem mit einem Pack.

Der Widerstand ist ein einfacher 4,7 Ohm Widerstand mit 5 Watt Leistung. Es tuts aber auch ein größerer Wert so bis um die 15 Ohm. Das Entladen dauert dann nur länger. Kriegt man vielleicht auch für unter einem Euro beim Radio und Fernsehtechniker.

Ginge auch ein 2 W Widerstand? Davon hab ich noch jede Menge im Keller vom Akkuwächterbau. Ansonsten muss ich mal suchen, wo ich sowas kriege.

Achte nur darauf nicht unter 3 Volt zu fallen. Nach dem Neuaufbau des Zellenpaketes müssen alle Pakete wieder angeglichen werden, aber das weisst Du ja.

Was ein kleines Problem ist, da ich (ohne erneute Parallelschaltung aller Zellen) die Spannung dieses Packs nicht über 3 V kriege.

Hmmm

Nur mal so ein Gedanke....
Was für ein Messgerät besitzt Du denn? Taucht das was?
Nächste Frage(n):
Hast Du ein Handyladegerät übrig?
Weist Du was eine Diode ist und hast Du so was zur Verfügung?

Ich hab da so eine Idee zum Testen...

Ich habe ein 08/15 Mulitmeter von Aldi. Wir hatten beim Akkuwächterbau neulich drei Mulimeter, zwei vom Discounter und eins von Reichelt für 15-20 Euro. Bis auf die zweite Stelle hinterm Komma zeigten die alle das gleiche an, haben wir spaßeshalber mal getestet.
Ein Handylader hätte ich und eine Diode vom Akkuwächter hätte ich auch noch da (oder gibt es verschiedene und ich brauche eine bestimmte?)

Dann mal raus mit der Idee!

Wie ich gesagt habe ist alles top. Wenn tatsächlich dieser Pack so viel weniger Spannung hat wird wohl ein neues Balancing nötig sein. Das geht wenn du nicht löten möchtest nur mit einem Ladegerät das auch Einzelzellen laden kann. Eigentlich sogar nur so, weil du die Bratbeck SCHUTZschaltung ja umgehst.

Ich wollte zwischen Bratbeck und Zellen eh mal ein paar Stecker setzten, um ein ggf. nötiges Ausbalancieren zu erleichtern. Dann kann ich die Gelegenheit gleich nutzen und das jetzt machen.

ABER, die Frage ist wieso hat dieses Pack eine so viel niedrigere Spannung? Da kommt wenn es das Einzige ist eigentlich nur ein Kurzschluß in Frage. Das kann man aber leicht optisch nachprüfen. Meistens sind die Lötfähnchen am Pluspol durch die Wärme beim Löten so warm geworden, dass sie sich durch die Folie am Batteriebecher geschmolzen haben. Der liegt nämlich auf Minusniveau. Wenn du jetzt Glück hast war der Kurze so kurz, dass die Zellen noch in Ordnung sind, wenn nicht mußt du den entsprechenden Pack austauschen.

Der Kurze würde sich mit der kaputten Sicherung decken, auch wenn ich bis heute nicht weiß, warum es einen Kurzschluss gab. An dem Pack konnte ich so nichts erkennen, allerdings ist es momentan noch in einige LAgen schrumpfschlauch und Isolierband eingepackt. Rätst du mir also, die Zellen einfach mal paralell zu schalten und dann zu gucken, ob das Problem immer noch besteht. Was mich halt immer noch etwas irritiert ist die Tatsache, dass besagtes Pack direkt nach der Tour wirklich 0 V hatte, ich den Akku aber laden konnte und er zumindest unter den genannten Einschränkungen überhaupt noch funktioniert.

Ein Balancing würde es dir zeigen. Ganz einfach mit dem Robbe PowerPeak LiPoly 300. Der kostet bei Ebay unter 20 Euro.

Mal wieder Deppenalarm: Was ist das, was mache ich damit und reicht normales paralellschalten nicht bzw. was sind die Vorteile dieses Geräts?

Gruß
Sven

 

[traildesaster]

Der Vorteil wäre, dass du nicht löten mußt du würdest alles so lassen und dann diesen Pack einzeln laden.
Nach dem was du inzwischen an Infos rausgerückt hast tippe ich aber auf ein komplett kaputtes Pack. Die Sicherung fliegt ja nur raus wenn die Lampe einen Kurzen hat. Wenn eines der Packs einen Kurzen hat bekommt die nichts davon mit. Ich tippe auf Wasser oder halt die Geschichte mit dem Akkubecher. Pack den Pack aus und guck nach. Wenn irgendwo der blanke Becher an der Lötfahne hängt kannst du das Pack wegwerfen (nicht im Wald).

Gruß td

 

[Bergnafahre]

Hallo

Habt Ihr das ALDIglump auch mal über einen längeren Zeitraum mit den anderen Geräten verglichen? Ich hab auch so ein Scheißteil. Und das einzige was mich davon abhält das Ding in die Tonne zu kloppen ist der Umstand, dass ich meine guten Messgeräte nun im Hobbyraum lassen kann.
Mein Aldi zeigt im 20V-Bereich beim Einschalten zunächst ca 0,2V zu wenig und am Ende etwa 0,3V zu viel an! Nie wieder...(vorerst, vielleicht)
Habs anfangs mal versucht zu kalibrieren. Aber das schafft man einfach nicht sinnvoll wenn der Messwert davonläuft.

Zurück zum Thema. Einfache Methode, immer davon ausgehend dass Dein Messgerät den Korrekten Wert anzeigt.
Die neueren Handysteckerlader geben meistens eine geregelte Spannung von 5V aus. Wenn man dazu eine Diode in Reihe schaltet bleiben am Ende nur noch 4,3V für den Verbraucher übrig. Das ist die Spannung, die ein LiIonakku gerade noch verträgt. Also liese sich damit ein Notakkulader realisieren mit dem man einen einzelnen Pack/Zelle nachladen kann. Womöglich musst Du aber anfangs noch zusätzlich den 5Ohm Widerstand in Reihe schalten weil der Strom für den Handylader zu groß ist.

Entladen(auch einer einzelnen Zelle) könnte ich mir vorstellen mit einem Widerstand mit ca 2 Ohm und 4 in Reihe geschalteten Dioden.
Warum? 4 Dioden(1N400x) in Reihe lassen etwa 2,8V abfallen. Das wäre etwa die Spannung bei der der Entladestrom gegen Null geht. Dazu noch den Widerstand in Reihe als Strombegrenzung dann fliessen max (4V-2,8V)/2Ohm=0,6A. Am Ende der Entladung wirds aber deutlich weniger. Wenn ich mir das so Recht überlege wäre sogar eine 20W oder gar 35W Halogenbirne als Widerstand zum Entladen geeigneter...

Bergnafahre

 

[autohasser]

...
Die neueren Handysteckerlader geben meistens eine geregelte Spannung von 5V aus. Wenn man dazu eine Diode in Reihe schaltet bleiben am Ende nur noch 4,3V für den Verbraucher übrig. Das ist die Spannung, die ein LiIonakku gerade noch verträgt.
...

Ich wäre da vorsichtig, nach diesem Datenblatt ist die Spannung an einer Diode bei 10mA nur noch 0,55V (Figure 4. Typical Instantaneous Forward Characteristics). Die Spannung an der Zelle also 4,45V. Dann brennt sie vielleicht schon.
Beim Entladen mit vier Dioden in Reihe kommt man entsprechend auf 2,2V runter. Auch nicht so toll.

Rainer

 

[Bergnafahre]

Ich wäre da vorsichtig, nach diesem Datenblatt ist die Spannung an einer Diode bei 10mA nur noch 0,55V (Figure 4. Typical Instantaneous Forward Characteristics). Die Spannung an der Zelle also 4,45V. Dann brennt sie vielleicht schon.
Beim Entladen mit vier Dioden in Reihe kommt man entsprechend auf 2,2V runter. Auch nicht so toll.

Rainer

Ja, hast Recht
Sorry John Rico. Hab nicht bedacht, dass die Forwardspannung einer Diode bei kleiner werdendem Strom so stark absinkt.

bergnafahre

 

[Lioracer]

Alle fraglichen Zellen parallel löten und aufladen.

Danach wieder alles ausseinander löten und in Reihe zusammen löten.

Dann ein 5 bis 20W Birnchen drüber und die einzelnen Zellen messen.

Die sollten unter der Last des Birnchens gleich sein und bleiben.
Nach 1 Minute, nach 5 Minuten, nach einer Stunde, ...

Die Zellen mit der niedrigsten Spannung (en) sind die schlechtesten, und in der Reihenfolge.


So kannst du sogar neue Zellen selektieren, die besten aussuchen.
Ein Multimeter für 5 Euro genügt dazu und ein Autobirnchen.

Einfacher geht es nicht.

Gruss

Mike

PS:
Drauf achten durch ständiges beobachten dass keine (weiteren) Zellen tiefentladen, defekt werden.