18650 Akku mit PCB - ein paar Grundlagen!

Rutzki73

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Ich möchte gerne die Gelegenheit nutzen, um das Thema 18650 Akku grob erklären und euch ein paar Tipps geben. Klar gibt es hier im Forum ein paar Profis, die wahrscheinlich nicht neues lernen werden. Dieser Beitrag ist für die normalen Anwender.

Allgemein:
- es gibt nicht den 18650 Akku Li-Ion, sondern es handelt sich um eine Baureihe einer industriellen Zelle mit der Höhe 65 mm, Durchmesser 18 mm.

- Je nach industrieller Verwendung wird die dazu passende Zelle gewählt. Grundsätzlich gilt, je höher die Kapazität der Zelle ist, desto niedriger ist die mögliche entnehmbare Energie (C-Rate) und desto instabiler die Spannung in der Zelle.

- Es gibt meines Erachtens 3 "Bundesliga" Zellenhersteller für 18650: Sanyo, Panasonic und Samsung. In der zweiten Liga befinden sich ein paar weitere Chinesen (inkl. Taiwan) und Koreaner. In der Regionalliga findet man vor allem Chinesen.

- Die 18650 Zellen werden nach deren Qualität in 3 Kategorien unterteilt:
A-Grade: das sind nagelneue Zellen, die alle Qualitätsanforderungen des Herstellers bestanden haben.
B- Grade: neue Zellen, deren Charge nicht die Qualitätsanforderungen des Herstellers bestanden hat
C-Grade: aufgearbeitete Zellen, d.h. Zellen, die bereits in Verwendung waren, sind nicht verbraucht und werden noch ein Mal verwendet.

- Lebensdauer: die meisten Hersteller geben 300 Ladezyklen als Lebensdauer an, allerdings bezieht sich diese Angabe an 80% Restkapazität der Nennkapazität. Es ist wohl möglich weitere 300 - 500 Ladezyklen aus der Zelle heraus zu bekommen (bis ca. 30% Restkapazität der Nennkapazität)

- Kapazität: Ich kenne persönlich keine Zelle (als Massenprodukt), die über 3100 mAh leisten kann. Daher ist es klar, dass wenn ihr irgendwo im Netz eine Zelle mit 3600 mAh, 4000 mAh etc sieht, so handelt es sich um einen Etikettenschwindel.

18650 im Consumer-Bereich:

Grundsätzlich verfügen Li-Ion Zellen NICHT über ein eingebautes Schutzelement gegen Überladung, Tiefentladung wie bspw. Ni-MH-Akkus. Daher muss das die Schutzschaltung regeln. In großen Packs oft auf dem BMS (Batterie Management System) zu finden.
Daher muss eine einzelne Zelle, die als solche eingesetzt wird, über eine Schutzschaltung verfügen. Ich schreibe MUSS, weil kein Hersteller die industrielle Zelle an Endkonsumenten so verkaufen darf.

- Gefahren: ich weiß es schon...ihr habt bereits soooo oft darüber gelesen, aber trotzdem. Eine Zelle ohne Schutzschaltung kann im Fall einer Überladung nicht nur Feuer fangen durch die Hitze, sondern auch explodieren...außerdem kann so eine Zelle ganz schnell unwiederkehrlich beschädigt werden (Spannungen außerhalb des Intervals 2.7V - 4.2V).

- Laden: Es gibt nur ganz wenige Ladegeräte auf dem Markt, die sog. intelligente Ladegeräte mit Mikroprozessor sind. Alle anderen sind einfache Ladegeräte, die den Ladevorgang anhand von Spannung beenden. Bessere Ladegeräte messen auch die Temperatur dazu. Da die 18650 Zelle bereits nach ca. 80% die Spannung von 4.2V erreicht hat, bleibt die Zelle sehr häufig nicht vollgeladen.

Ich werde mich sehr freuen, wenn hier dazu sachliche Ergänzungen beigefügt werden.
 
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...

- Je nach industrieller Verwendung wird die dazu passende Zelle gewählt. Grundsätzlich gilt, je höher die Kapazität der Zelle ist, desto niedriger ist die mögliche entnehmbare Energie (C-Rate) und desto instabiler die Spannung in der Zelle.

....

Warum hat eine hohe Kapazität grundsätzlich eine niedrige C-Rate und eine instabilere Spannung zur Folge?

Im Modellbau wählt man Akkus mit hoher Kapazität und hoher C-Rate wenn man eine möglichst stabile Spannung haben möchte.
Sprich die dort erhältlichen Akkus haben mit steigender Kapazität nicht zwangsläufig eine schlechtere C-Rate. Und Modellbauer wählen gerade Akkus mit hoher Kapazität wenn sie eine stabile Spannung wünschen.

Liegt das an den 18650ern? Warum kann man die nicht mit hoher Kapazität und hoher C-Rate bauen?

Gruß
El
 
Hallo,

Ich bin erst kürzlich auf Li-Ion 18650 umgestiegen und bin immer noch nicht firm in der Sache.
Die Gefahren werden oft diskutiert und das es auch gute Qualität gibt.
Die Hemmschwelle dürfte für viele wohl die Ungewissheit sein,Ungewissheit darüber welche nun eine Gute Zelle und welche eine schlechte Zelle ist.Selbes gilt für Ladegeräte.
Der Normalo der den Umstieg in betracht zieht,ich gehe hier mal von mir aus,ist eher bereit ein paar Euro mehr auszugeben und mehr Sicherheit zu haben anstatt ein günstiges Ladegerät zu erwerben und dann mit Stoppuhr und Thermometer daneben stehen zu müssen.

Klar kann man das alles überall nachlesen,ich finde aber, dass es zu verteilt ist um sich aus den ganzen kleinen Teilen ein grosses Bild zusammen zu fügen.

Daher würde ich es sehr gut finden die wichtigsten Dinge in einem Thread zu sammeln.
Leider habe ich dazu wohl bei weitem nicht genug Fachwissen.


Was ich nach dem lesen dieses Thread etwas verwirrend finde ist, dass alle Zellen eine Schutzschaltung haben müssten (gleichbedeutend mit protected?) und dennoch gibt es in Shops Unprotected Zellen zu kaufen.Oder habe ich was falsch verstanden?

Gruss
 
Es gibt meines Erachtens 3 "Bundesliga" Zellenhersteller für 18650: Sanyo, Panasonic und Samsung. In der zweiten Liga befinden sich ein paar weitere Chinesen (inkl. Taiwan) und Koreaner. In der Regionalliga findet man vor allem Chinesen.

Wer spielt in der "zweiten Liga" und wer in der "Regionalliga"?
Bitte Namen nennen, sonst ist die These nicht nachvollziehbar.

Wenn LG, SONY, und Molicell von der "Bundesliga" ausgeschlossen sind, dann möchte ich wenigsten erfahren, wo sie spielen dürfen.


Grundsätzlich verfügen Li-Ion Zellen NICHT über ein eingebautes Schutzelement gegen Überladung, Tiefentladung wie bspw. Ni-MH-Akkus.

Häh?
Seit wann verfügen NiMH Rundzellen über ein eingebautes Schutzelement gegen Überladung und Tiefentladung?
Welches Fabrikat, welcher Typ?

Grundsätzlich verfügen Li-Ion Zellen NICHT über ein eingebautes Schutzelement gegen Überladung, Tiefentladung...
...Gefahren: ich weiß es schon...ihr habt bereits soooo oft darüber gelesen, aber trotzdem... Feuer und Explosion...

Völlig schutzlos sind LIR18650 nicht.
Zumindest Markenzellen haben alle einen PTC, als reversiblen Überstromschutz,
sowie ein System aus Überdruck und Überhitzungs -Schutz, das nicht reversibel ist.
Spricht Letzeres an, wird das Überdruckventil geöffnet und der Pluspol vom Lithium-Ionen-Element getrennt.
Somit kann kein Strom mehr gezogen werden, die Hitze klingt ab.
Die Zelle ist danach unbrauchbar.

Man nennt solche Zellen eigensicher.

Genau weil eine einzelne 18650er eigensicher ist, braucht man auch keine Schutzschaltung dran zu kleben.
Wird eine einzelne 18650er in einer Lampe mit Tiefentladeschutz verwendet und in einem Ladegerät mit Überladeschutz geladen,
so geht davon keine besondere Gefahr aus.
Beweis: Vorschungsergebnisse der NASA und meine eigenen Erfahrungen.

In mehrzelligen Akkupacks ist eine Überwachung der Zellen zwingend erforderlich.
Bei der Verwendung von mehr als einer LIR in Taschenlampen, sind geschützte Zellen ebenfalls zwingend.


Heinz


In unbestimmter Zeit werde ich einen Abuse Test veröffentlichen,
der mit Hammer und Nagel, sowie massiver Überladung und Kurzschluss von unprotected 18650er aufwartet...
Das wird dauern, da ich beim Umzug bin...und mein Kameramann sich die Hand gebrochen hat. :glgl:
 
Last edited:
Was ich nach dem lesen dieses Thread etwas verwirrend finde ist, dass alle Zellen eine Schutzschaltung haben müssten (gleichbedeutend mit protected?) und dennoch gibt es in Shops Unprotected Zellen zu kaufen.Oder habe ich was falsch verstanden?

Ich bin ziemlich neu in diesem Forum und die Diskussionen mit, oder ohne Schutzschaltung sind sehr lange!
Ich möchte das aus meiner Sicht kurz erklären. Wer sich mit Li-Ion Akkus auskennt, kann bestimmt so eine industrielle Zelle ohne Schutzschaltung verwenden. Die Probleme beginnen aus unserer Erfahrung mit minderwertigen Zellen, die nicht so verhalten, wie es zu erwarten ist.
Benutzt du ein einfaches Ladegerät und keine geschützte Zelle, so erhöhst du die Gefahrwahrscheinlichkeit...es geht hier immer um Wahrscheinlichkeit.

Zu Heinz:

ich habe zu den Zellen "meines Erachtens" geschrieben, da wir keine Erfahrung mit allen Herstellern haben: Sony --> Bundesliga, LG--> Bundesliga, aber Wackelkandidat (unsere Erfahrung), Molicell --> keine Erfahrung, sag du, ob dieser Hersteller zu den Tops gehört...

Zu Schutzmechanismus der 18650-Zelle --> tja...du sagst es selber: "Die Zelle ist danach unbrauchbar"!

Zu dem Begriff entnehmbare Energie die ich verwendet habe, um C-Rate zu erläutern, vielleicht eher üngünstiger Begriff, denn die C-Rate bedeutet die Stromstärke. Multipliziert man die C-Rate mit der Kapazität der Zelle, so kommt man auf der Menge in A von der Energie, die man aus der Zelle entnehmen kann.
 
Was die C-Rate ist weiß ich.

Aber warum hat nun Deiner Ansicht nach eine hohe Kapazität grundsätzlich eine niedrige C-Rate und eine instabilere Spannung zur Folge?

Nach meiner Erfahrung ist dies bei anderen Akku Typen wie gesagt nicht so, aber ich bin beileibe kein Experte.


Gruß
Dirk
 
Hallo Dirk,

18650er mit Lithium-Cobalt Technik, also die Zellen mit hoher Kapazität von 2200 bis 2600mAh, können vom Hersteller auf niedrigen Innenwiderstand,
oder höchste Kapazität ausgelegt werden.

Die Zellen mit höchster Kapazität haben dabei einen höheren Innenwiderstand, was die Stromfestigkeit verringert, und die Spannung unter Last stärker einbrechen lässt.

Panasonic hat eine Nickel-Cobalt Kathode entwickelt, mit der bis zu 3100mAh möglich sind.
Diese NCR18650A Zellen haben nicht den flachen Verlauf der Entladekurve, wie z.B. die Sanyo UR18650FM.

Das ist der Preis, der für höhere Kapazität zu zahlen ist.

Bei den Zellen für Taschenlampen bewegen wir uns bereits an der Grenze des Machbaren.
Durchschnittliche Zellen werden kaum gehandelt, oder sind falsch beschriftet.

Bei den Modellbau Zellen sieht die Sache etwas anders aus.
Da gibt es für viel Geld Zellen, die besser sind, als der Durchschnitt.


@Rutzki73:
Bitte überdenke deine Formulierung zur Energie, C-Rate und Kapazität.
So wie es im vorherigen Post steht, ergibt es keinen Sinn.
Energie wird in Joule angegeben, nicht in A.
Vermutlich meinst Du Leistung (Wattstunden), aber auch dann stimmt die Formel nicht...
 
Last edited:
Hallo Heinz,

zunächst danke für deine Erklärung!

Was die Erklärung mit der C-Rate angeht, vielleicht kannst du es besser formulieren. Deutsch ist nicht meine Muttersparche, und ich habe es versucht, den Ball flach zu halten, also keine komplizierte Fachbegriffe...
Was ich meinte, oder versuche zu Erklären, hast du bereits so gut übersetzt! Vielleicht auch hier?
 
Ah, danke Heinz das erklärt genau was ich wissen wollte! :super:
Ich dachte mir zwar schon das bestimmte technische Spezifika dahinter stecken, wollte es aber genauer wissen.

Im Modelbau wird dem Problem meiner Ansicht nach recht pragmatisch begegnet, durch mehr Zellen in Parallelschaltung wodurch mehr Spannung anliegt und weniger Strom fließen muss.
Das wirft natürlich wiederum Probleme dahingehend auf das man die überwachen muss ob einzelne Zellen schneller entladen werden, es wird dann davon gesprochen dass die die Zelldrift zu überwachen ist. Dafür wird in Ladegeräten mit Blancern und in Verbrauchern mit Modulen die die Spannung jeder Zelle einzeln überwachen gesorgt.


Was mich zu einer weiteren Frage bringt.

Rutzki73, du behauptest dass "kein Hersteller die industrielle Zelle an Endkonsumenten verkaufen Darf" weil diese nicht über entsprechende Schutzschaltungen verfügen.

Wie kommt es dann das im Modellbau quasie ausschließlich Zellen verkauft werden die überhaupt keine Schutzschaltungen enthalten? Die werden sogar in den USA verkauft, wo ja wirklich härteste Produkthaftungsvorschriften gelten.

Im Modellbau ist es quasie selbstverständlich das der Nutzer selber durch entsprechende Regelelektronik in Ladegeräten und Verbrauchern dafür sorgen muss das nix schief geht.

Wie kommt es, dass die Ansprüche an den "versierten Nutzer" so stark auseinander gehen?
Das kann ich insbesondere vor dem Hintergrund das sich auch gerade im Modellbau teilweise total unbedarfte Jugendliche und Kinder mit Lipos "rumhantieren" nicht nachvollziehen.


Gruß
Dirk
 
Was mich zu einer weiteren Frage bringt.

Rutzki73, du behauptest dass "kein Hersteller die industrielle Zelle an Endkonsumenten verkaufen Darf" weil diese nicht über entsprechende Schutzschaltungen verfügen.

Wie kommt es dann das im Modellbau quasie ausschließlich Zellen verkauft werden die überhaupt keine Schutzschaltungen enthalten? Die werden sogar in den USA verkauft, wo ja wirklich härteste Produkthaftungsvorschriften gelten.

Im Modellbau ist es quasie selbstverständlich das der Nutzer selber durch entsprechende Regelelektronik in Ladegeräten und Verbrauchern dafür sorgen muss das nix schief geht.

Wie kommt es, dass die Ansprüche an den "versierten Nutzer" so stark auseinander gehen?
Das kann ich insbesondere vor dem Hintergrund das sich auch gerade im Modellbau teilweise total unbedarfte Jugendliche und Kinder mit Lipos "rumhantieren" nicht nachvollziehen.


Gruß
Dirk

Hey Dirk, zunächst muss ich zugeben, dass ich mich mit Modellbau nicht wirklich auskenne.
Wir arbeiten kaum mit Li-Pol...
Was die 18650-Akkus angeht, so haben wir von 2 der Herstellern konkrete Angaben, die Zellen nicht an Verbraucher zu verkaufen. Ich kenne sogar 2 große Online-Händler, die ihr Angebot einschränken mussten.
 
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