Sie haben hier die Möglichkeit, entweder das gesamte untere Tutorial zu lesen
Oder über unser ->Auswahl-Tool<- zum richtigen Akku geführt zu werden
Mein Board, mein Housing, mein Akku…
Die Energieversorgung stellt immernoch eine kleine Herausforderung dar.
Hier gibt es Erklärungen über LiPo, LiIon, LiFePo4 - und weitere.
Dabei wie immer: Der Sicherheitsaspekt geht vor.
Auf dem Bild sieht man 3 Akkutypen. Und ihre Nennspannungen.
Dies ist die Spannungslage, innerhalb derer man die Akkus sicher betreiben kann.
Schauen wir uns die Typen genauer an, bevor wir auf ihre Behandlung und Ladezustände eingehen:
LiPo.
Dieser Akku wird angewendet, wenn kleine Baugrößen oder spezialisierte Teile gefordert sind. Diese Akkus können sehr leicht in jeder erdenklichen Größe gefertigt werden. Der Nachteil ist natürlich die niedrige Lebensdauer. Diese Akkus werden in 2 Modellen hergestellt:
LiCoO2
LiCo(III)O2
Ersteres (LiCoO2) werden hauptsächlich auf dieser Schopseite verkauft. Diese Akkus sind sehr reaktionsträge, haben niedrige Entladeraten, sind nicht sehr spannungsstabil, und auch nicht zyklenstark (bis 500 ZYklen auf 70%). Jedoch machen genau diese Eigenschaften die Akkus zu den sichersten LiPo, die es gibt.
Einsatzgebiete dieser Akkus sind Fahrradlampen, Kopfhörer, Autonavi, praktisch alles, was nicht oft geladen werden muss und daher keine zyklenstarken Akkus braucht.
Der LiCo(III)O2 Akku wird hauptsächlich in Smartphones und Tablets verbaut. Er hat eine 20-30% höhere Speicherdichte, ist zyklenstabil bis 700 Zyklen auf 70% Restkapazität, und liefert eine stabile Ausgangsspannung. Man sieht jedoch an vielen Beispielen Apple/Samsung, was die Akkus machen, wenn sie mal Fehler haben.
LiIon
Diese Akkus gibt es hauptsächlich in der genormten runden Ausführung. Alle Akkus haben eine Metallummantelung.
Diese Akkus vereinen viele positive Eigenschaften:
Ein langes Leben (bis 10 Jahre),
eine hohe Energiedichte bis 250W/kg
über 1.000 Zyklen,
es gibt thermisch sichere Zellen, und thermisch aktive,
und hier kommt das große Problem mit LiIon.
Es gibt 2 Arten von LiIon. LiCoO2 und Li-NCM. LiCoO2 kommt standartmäßig auf dem deutschen Markt vor. Diese können bis 700 Zyklen und sind... billig. Weshalb diese Zellen auch thermisch aktiv werden können.
Um einen Vergleich zu liefern, wurden 2 verschiedene Zellen gepresst:
Die Tenpower Zellen sind Li-NCM - zu erkennen an dem INR18650 auf der Zelle. Diese können bis 1.200 Zyklen und werden auch von unserem Shop vertrieben.
Die günstigen Zellen sind LCO Zellen. Zu erkennen an dem ICR18650 auf der Zelle. Auch diese werden von uns vertrieben, jedoch zu einem viel günstigeren Preis.
Also merke: Steht ein INR drauf, ist sie safe, steht ICR drauf, kann sie "platzen"
Die günstige Zelle ist eine ICR Zelle.
Tenpower ist eine INR Zelle (Der Schaum kam vom Befestigungsband, nicht von der Zelle)
Von der Sicherheit UND der Performance der Zellen kann man also folgende Ränge verteilen:
1. Lithium-Cobalt-Oxid = LCO = ICR(18650) (Unsicher)
2. Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt = NMC = INR(18650) (sicher)
3. Lithium-Eisen-Phosphat = LFP =LiFePo4 = IFR(18650) (Sehr sicher)
LiFePo4
Der Akku ist der fast sicherste weltweit. Durch fehlen der Sauerstoffverbindungen und bedingt durch die niedrigere Energiedichte von bis 150W/kg gilt der Akku als eigensicher. Er kann nicht wie ein normaler Lithium-Ionen Akku entflammen und wird daher gerne für hochkapazitive Langzeitspeicherung im Eigenheim genommen.
Die Anzahl der Zyklen unserer Akkus beläuft sich auf 3.000 von 0 auf 100, wenn man, wie bei anderen Herstellern, das Blei-Äquivalenz 0 auf 80 nimmt, dann sogar knapp 5.000 Zyklen.
Hierbei werben viele Hersteller unter Anderem auch mit Zahlen von 10.000 Zyklen oder mehr. Dabei bitte beachten, dass es meist ein Werbetrick ist, bei dem der Hersteller seine Akkus unter Konditionen von Blei vergleicht.
Bei Bleiakkus wird der Akku bei Last meist nur um 30% entladen. Würde man dasselbe mit einem LiFePo4 machen, kann dieser leicht seine 10.000 Zyklen erreichen. Eine Zyklenzahl im Vergleich zu Bleiakkus sagt NICHTS über die Qualität einer LiFePo4 Zelle aus.
Kommen wir zum Laden und Entladen:
Ich habe es auf diesen 3 Grundbauteilen belassen, die besonders leicht verständlich und leicht zu besorgen sind:
1. TP5000: Ideal zum Laden von LiIon/LiPo/LiFePo4. Interne Schutzschaltung des Akkus muss aber vorausgesetzt sein. Also immer: Akkus mit Schutzschaltung kaufen.
2. TP4056: zum Laden von LiIon/LiPo, auch jenen, die keine Schutzschaltung besitzen.
3. Und natürlich den USB Stepup, um die Spannung vom Akku wieder auf 5V zu bekommen und nutzen zu können.
Alle Bausteine kann man über Ebay/Amazon oder die Google Suche erwerben und kosten im Schnitt 1-3€.
Wie behandel ich nun die Akkus?
Das ist eine sehr schwierige Frage. „Behandeln“ kann man Lithium Akkus nicht wirklich, da die Elektronik davor schon alles regelt. Aber ein paar Kernthemen sollte man dennoch ansprechen:
LiPo Akkus sind die Diven und wollen exakt 50% (3,85V) Ladung. Alles Andere fördert die Zellzersetzung. Dennoch heißt dies nicht, dass man ihn zerstört, wenn man ihn komplett (auf 3V) entlädt oder (auf 4,2V) lädt. Es bedeuted, dass man diese Akkus nicht in einem vollen oder leeren zustand lagern sollte, da die Lebenszeit - als Beispiel - bei einem 4,1-4,2V Akku auf 3 Jahre gelagert um ca. 1 Jahr abnehmen kann. Bei einer maximalen Lebenszeit von 4-7 Jahren (unbenutzt) sind die Auswirkungen am Ende natürlich trotzdem gravierend. Kurzzeitige Lagerungen auf Wochen von vollen oder leeren Akkus schaden diesen nicht so sehr wie angenommen.
LiIon Akkus fühlen sich in Zuständen zwischen 20-80% wohl. Auch Lagerungen bei Spannungen um 3-3,5V oder 4-4,2V sind kein Problem, und greifen die Lebenszeit nicht so sehr an wie LiPo. Wenn man den richtigen Akku erwischt, und nicht zu billig käuft, kann man hier lange Freude haben.
Aber auch hier: Die interne Schutzschaltung schaltet meist erst bei 2,5V ab. Wer seinen Akku also länger lagern möchte, sollte vor der Lagerung das Ladekabel 5 Minuten anschließen, um sicher zu gehen, dass der Akku die Lagerzeit sicher übersteht.
LiFePo4 Akkus mögen es voll. Diese werden meist bei 70-80% Ladung geliefert und auch bei der Lagerung sollte man sie auf mindestens 90% voll laden.
Der Verlust bei Lagerung beträgt ca. 4% der Eigenkapazität pro Monat. Hinzu kommt ein Memory Effekt der Zellen. Der Akku kann verschiedene Spannungen beim selben Ladungszustand annehmen, sodass ein vermeintlich voll geladener Akku nach dem Aufladen direkt wieder um 0,2V in der Spannung einbricht.
Problematisch wird es bei euren Projekten, wenn beispielsweise Sohn/Tochter die Nacht über ihr batteriebetriebenes Nachtlicht laufen lassen, und das Teil dann leer für mehrere Wochen in den Schrank wandert. Dies könnte schon ein Todesurteil des Akkus bedeuten.
Man sieht also: Wenn man sich von anfang an einen ordentlichen Akku holt, und weiß, was er kann, kann man auch relativ sorglos mit ihm umgehen, und ihm trotzdem ein langes Leben bescheren.
