P-Ion-Zellen im 200 Zyklen-Test

[Timmey]

Timmey, zunächst mal grundsätzliches : Ein Hersteller denkt sich die Lade- und Entladeraten nicht aus. Sie sind durch die Materialien begründet. Jeder Betrieb außerhalb der Spezifikationen reduziert die Lebensdauer, weil das Material für diese Belastung nicht gemacht ist. Du kannst auch einen Reifen, der für 160 km/h zugelassen ist, kurz mit 250 km/ h fahren - die Sicherheit ist aber weder garantiert, noch wird dir jemand sagen, ob er dadurch statt 20´000 km schon nach 10´000 oder 5000 oder 2500 profillos ist. Zu solchen Anfragen unternehme ich auch keinerlei Spekulationen, wenn mehr Saft benötigt wird müssen Zellen genommen werden, die dafür spezifiziert sind. Punkt, aus. Alles andere ist Verheizen von Material unter Missachtung von Reglements, die das Material exakt spezifizieren ( okay, es gibt leider viele unrühmliche Ausnahmen, gerade im Lipo-Markt wird gerne mit Rating übertrieben und mancher 30c Pack bringt gerade mal 15c Dauer..... ).

Ich habe doch gar nichts dergleichen geschrieben. Mir geht es um die Peakleistung (5 Sekunden), nicht die Dauerleistung.
Das absolut jeder als 40C Dauer angepriesener Lipo, nach einem 40C Entladezyklus ohne spezielle Kühlung (Nordpol) nur noch ein Stück Kohle ist sollte klar sein. Darum gehts mir auch nicht.

Das gleiche gilt für den Begriff Tiefentladung, den werde ich ebenfalls nicht neu definieren, die Spezifikationen sind klar, nicht nur für diese Zelle.
Dafür gibt es die Entlade-Schluß-Spannung : bei erreichen dieser Schwelle ist die Last zu trennen, sonst wird die Zelle mehr oder minder geschädigt.
Auch hier gilt : Missachtug reduziert die Zyklenfestigkeit. Da beißt die Maus keinen Faden ab. Vor allem, was soll es bringen ? 20-30 Sekunden mehr Flugzeit ? Lachhaft, bei 3c Laderate ist der Akku in 20 Minuten wieder fit, da braucht kein Mensch 20 Sekunden mehr aus nem Pack quetschen....

Mir gehts gar nicht um die 20-30 Sekunden sondern ums Thema Sicherheit. Wenn die Spezifikationen klar sind, wie schauen sie aus? A123 Rundzellen juckt es ja überhaupt nicht ob sie komplett entladen werden.

[Crizz]

Mir geht es um die Peakleistung (5 Sekunden), nicht die Dauerleis

Okay, dann war es unglücklich ausgedrückt. Ich mach noch Messungen, ist auf jeden Fall für 40c Peak freigegeben, ich werd das aber noch verifizieren.

Wenn die Spezifikationen klar sind, wie schauen sie aus?

Liegen jedem Akku in Form einer kleinen Infobroschüre bei und stehen auf den Packs drauf, wichtig sind die jeweils typbezogenen Angaben zur Entladeschluß- udn Ladeschluß-Spannung. Die sind einzuhalten. Wenn ein Akku überladen oder tiefentladen wird, leidet er.

A123 Rundzellen juckt es ja überhaupt nicht ob sie komplett entladen werden.

Das ist ein Trugschluß, auch die juckt es. Sie habe nur die Besonderheit das sie bei Totalentladung auf 0 V einbrechen und wenn sofort wieder aufgemacht wird sich die Spannung auch wieder einstellt. Liegt an der Chemie. Ein Lipo und Li-Ion bleibt mit der Spannung im Keller. Ein FePo der erstmal im Leerlauf ( Lastfreier Zustand ) auf 2,5 V ist, ist auch reif für die Tonne. Klar kann man die dann noch wudnerbar laden und entladen - aber ohne Leistung, denn der Ri geht dabei genauso nahc oben wie bei anderen Zellen.

Wozu überhaupt einen Akku total leerfliegen ? 20-30 Sekunden mehr Flugzeit, die dann ohnehin nur rumeiern sind, weil der Antrieb gnadenlos einbricht ? Und dafür ne Zelle kochen ? Ist die Sache nicht Wert. Will man das letzte rausholen, dann bitte mit Telemetrie. Dann weiß man was aus dem Pack raus ist und bei ner guten sogar, wie die Spannung der einzelnen Zellen ist. Das wäre das vernünftigste. Alles andere nennt sich wie gesagt Betrieb am Rand der Specs oder außerhalb und geschieht auf eigene Verantwortung. Den A123 wird da auch mehr angedichtet wie wahr ist. Das sie sehr robust sind ist unumstritten, das es aber auch massig zerstörte Zellen gibt wird unter den Teppich gekehrt. Und die gehen nicht deshalb kaputt, weil ein interner Timer sagt, es sei Zeit zu sterben...

Ich hab auch schon Lipos gehabt, die auf 1.0 V / Zelle abgefallen waren ( Empfänger vergessen auszuschalten ), und die sich reanimieren liesen. Da waren aber die Entladeverhältnisse anders. Bei den P-LiFe hab ich auch schon Packs total leergeflogen, bis der Heli trotz Vollpitch runterkam - einfach um zu testen, was passiert. Ergebnis : das ganze machste 40x, dann sind die Zellen fritte.

Wenn es versehentlich passiert, sollte man anschließend möglichst sofort wieder Energie in den Akku einladen - dazu reicht auch bei 5000er Zellen ein 50W Pocketlader. 5-10% der Kapazität reichen aus, am besten mit nicht mehr als 1c. Dann werden die Prozesse, die ansonsten in der Chemie immer weiter ablaufen, gestoppt und das schlimmste verhindert. Liegt der Akku erstmal ein paar Stunden, bis er dann zu hause geladen wird, sidn die Schäden deutlich erkennbar, dann ist das Substrat schon stark zersetzt und die Zelle nachhaltig geschädigt.

[Crizz]

Söderle, neues aus dem "Labor".....

Ich hab den Pack heute ziemlich gequält, näheres aus der Legende im Diagramm. Was mich selber erstaunt ( hab keine Erklärung dafür ) das die mittlere Spannungslage bei der Vermessung nun etwas angestiegen ist. Hab den Versuchsaufbau nochmals kontrolliert, alles wie gehabt. Anscheinend ist das - in Verbindung mit dem weiteren ( wenn auch geringen ) Kapazitätsverlust Anzeichen für den Betrieb außerhalb bzw. am Rande der Spezifikationen, da hier auch 10 Stress-Zyklen mit 4c Ladung dabei waren, wobei quasi keine Abkühlphase wirksam war und die Endtemperatur am absoluten Limit lag. Betrachtet man das ganze jedoch nach wie vor auf eine Entladung bis max. 80% macht es nach wie vor so gut wie keinen Unterschied zur neuen Zelle.

Auffällig war lediglich, das nach den 10 Stress-Zyklen mit 4c laden die Oberfläche minimal "weich" wurde, ein "echtes" Aufblähen war noch nicht gegeben und die Zellen fühlen sich auch nach den restlichen 7 Zyklen ( um wieder auf ne runde Zyklenzahl zu kommen ) absolut "fest" an. War also denke ich "5 vor 12" , schließlich ist diese Art von Behandlung auch recht außergewöhnlich.

Genug geschwafelt, hier das Diagramm - und für alle die es genauer betrachtne wollen auch als PDF.

btw : die anderen Tests wie Impulslast, 5000er Vergleich und 2200er gebraucht im Vergleich mußte ich verschieben, das ging heute beim besten willen nicht mehr.

[Crizz]

Da auch immer wieder die Frage an mich herangetragen wird, was ein vorwärmen der Zellen bringt, hatte ich zu beginn des Tests auch Vergleichsmessungen bei 12c und 20c Dauerlast mit "kalter Zelle" ( 20°C ) und "warmer Zelle" ( 30°C ) durchgeführt.

Im Anhang die Grafiken als PDF dazu für diejenigen, die gerade dies besonders interessiert.

[Crizz]

UPDATE :

Anbei der Vergleich gebrauchter LiPo mit unterschiedlicher Zyklenzahl zum P-Ion. Beim P-Ion hab ich die Messdaten aus der 100 Zyklen-Vergleichsmessung genommen ( also Entladung # 101 ), bei den Lipo habe ich einen Mess-Entladung durchgeführt. Startbedingung für alle Packs war Raumtemperatur ( 21°C ) und Dauerlast von 12c bis erreichen der Ladeschlußspannung.

Zu den Lipo ist zu sagen, das der SLS und der Kyosho u.a. in meinem EDF-Tricopter gequält wurden und neben hohem Dauerstrom ( 25 - 30c ) auch noch tiefe Entladungen um 90 % wegstecken mußten - das hinterläßt natürlich auch seine Spuren. Ich werd die Tage nochmal nach den Daten der Messung im neuen Zustand schaun und entsprechend vergleichen.

Auffällig beim P-Ion ist die Form der entladekurve, dadurch im Diagramm sofort auszumachen. In diesme Fall hab ich den Startwert der Spannung mal mit eingeblendet, bei der Berechnung der mittleren Spannungslage aber nicht berücksichtigt, da zu diesme zeitpunkt kein Strom fließt.

Vergleichsmessung 5000er Klasse folgt auch gleich , muß nur die Messwerte noch einlesen und das Diagramm generieren

[Crizz]

Update #2 :

Hier die Gegenüberstellung der 5000er Lipo-Klasse mit der 4800er P-Ion. Die 5000er Packs sind erst 15 Zyklen "alt" ( nur vermessen, danach gelagert - VMaxx wurde im 600er noch 10x geflogen ). Packs haben seit ca. Mai gelagert und wurden monatlich geprüft.
Startbedingung : Nachgeladen und balanciert, Raumtemperatur 21°C. Der P-Ion hat zum Zeitpunkt des Tests erst 10 Zyklen, zusätzliche zyklen waren oin der kürze der Zeit nicht möglich, bitte beachten !

[xoner]

Hallo,

das sieht doch hervorragen aus Chris, da werde ich wohl meinen 700 Rex mal mit bestücken. Vom Gewicht her und von der Spannungslage sollte das bei mir gut funktionieren meine Peaks liegen bei max:110A und 45A im Schnitt. Ich denke da an 12S 4800mAh als 2x6S.

Welche kannst du für den Acrobat SE empfehlen Akkuschacht = 50x30mm Peaks bei 90A und 35A im Schnitt. Derzeit geflogen mit 4S 3700mAh Lipo.

Also die kann ich dann bedenkenlos in der Wohnung lagern? Die brennen nicht einfach so wie evtl. Lipos, natürlich nur lagern meine ich nicht unbeaufsichtigt laden. Auch was ein Crash betrifft fangen die kein Feuer selbst wenn die Folie zerreißt. Für mich sind die haupts. wegen ihrer Eigensicherheit interessant schreib doch noch mal was dazu.

LG aus HH

[Crizz]

Also im Werk heben sie Nägel reingkloppt, die Zellen aus 5m Höhe auf Aphalt und Beton fallen lassen, kurzgeschlossen, überladen und dergleichen mehr. Angeblich haben sie nicht nur nicht gebrannt sondern wohl auch fast keine Rauchentwicklung bei Beschädigung. Das kann ich aber derzeit nur so als Direktinfo weitergeben, ich hab noch keine Zelle auf diese Weise killen können weil mir die Zeit fehlte - war ja nur noch am laden, entladen, laden,......

Aber sobald ein bisl "Luft" ist nehm ich mir mal ein, zwei 850er Zellen, da hab ich einzelne und muß keinen ganzen Pack töten, wird dann auf Video festgehalten, dann wissen wir es.

rein von der chemischen Beschaffenheit ( Lithium nicht in metallischer Form vorhanden, sowie Cobalt-Mangan-Legierung ) dürfte da nichts aufregendes passieren. Die Chemie ist mit ein Grund warum derzeit in verträglichen Baugrößen keine höheren Lastströme möglich sind. Aber wo es ausreicht ist es ja auch gut, die eierlegende Wollmilchsau wird es so schnell noch nicht geben, aber es geht glaub ich schon in interessante Richtungen.

[schöli]

rein von der chemischen Beschaffenheit ( Lithium nicht in metallischer Form vorhanden, sowie Cobalt-Mangan-Legierung ) dürfte da nichts aufregendes passieren

Tut es bei keinem aller Li-Ionen-Akku-Typen, die im Alltag Verwendung finden... die sind nämlich alle ziemlich identisch aufgebaut.

In KEINEM unserer Akkus wird eine Metall-Legierung verwendet und es suppt auch NIRGENDWO elementares Lithium rum!

[Crizz]

mit dem Unterschied das es den Lipos an Zusatzstoffen wie Cobalt oder Mangan eben mangelt , die das ganze brandsicher machen - und eben auch die elektrischen Eigenschaften entsprechend beeinflussen. Deshalb gibt´s ja für jeden Anspruch unterschiedliche Zellen

[schöli]

mit dem Unterschied das es den Lipos an Zusatzstoffen wie Cobalt oder Mangan eben mangelt , die das ganze brandsicher machen

Ich glaube, da besteht etwas Klärungsbedarf:

So ziemlich alle Li-Ionen-Zellen verwenden Kathodenmaterial aus einer Mischung von hauptsächlich LiCoO2 (Lithiumcobaltat) und LiMn2O4 (Lithiummanganat). Seit neuerer Zeit auch anteilig LiNiO2, welches aber nur ungern verwendet wird, da die thermische Stabilität und Zyklenfestigkeit nocht nicht gut genug ist.

Die Anoden sind übrigens nach wie vor mit Graphit beschichtet, da es einfach sehr günstig und wirklich gut geeignet ist, bis auf den Nachteil, dass Kohlenstoff den sogenannten "thermal runaway" bei den oben genannten Substraten fördert, sobald dieser begonnen hat. Der thermal runaway ist bei LiFePOs (Substrat LiFePO4, Lithiumeisenphosphat) übrigens nicht so ausgeprägt, da hier Kohlenstoff einfach nicht reduzierend genug ist, um den Sauerstoff aus der Verbindung zu holen.

Was unterschiedlich ist, ist a) das Mischungsverhältnis der Kathodensubstrate, b) die Schichtdicke (von Kathode und Anode) und c) die Korngröße und Kristallinität der Substratmasse. Dann evtl noch die Separatorfolie und vielleicht noch der Elektrolyt, wobei da die Industrie momentan eigentlich ausschließlich auf LiPF6 setzt. Und je nach dem, wie hier an den Parametern gedreht wird, können die resultierenden Zellen angepasst werden.

[Crizz]

Update :

hab heute den 160.ten Zyklus auf den Pack gebrummt. Morgen wird nochmal vermessen, dann die restlichen Zyklen bis zur 200.ter Marke runtergeorgelt. Ich denke dann kann man auch theoretische Hochrechnungen für die mögliche Lebensdauer anstellen ( bezogen auf die Test-Konditionen, versteht sich ).

Besteht Bedarf, das ich das Diagramm nach 160 Zyklen bereits aktualisiere, oder erst wenn die 200 Zyklen voll sind ? Ich denke die 200 Zyklen-Marke dürfte eher interessantes Kriterium sein, die 160 dienen vor allem der Überprüfung der Alterung der Zellen, aber wenn es den ein oder anderen bereits interessiert aktualisiere ich natürlich das Diagramm, mach ich ohnehin, ist dann nur ein Mehraufwand von 2 Minuten ein PDF und JPEG zu generieren, also kein Akt.

[Fabe]

Ich glaube die 200 reichen. Geht ja im Prinzip ums endergebnis.

[DDM]

Haut mich nicht, wenns schon irgendwo steht, aber wie ist das Gewicht der Packs im Vergleich zu Lipos in der gleichen Größe?

[Maik262]

Haut mich nicht, wenns schon irgendwo steht, aber wie ist das Gewicht der Packs im Vergleich zu Lipos in der gleichen Größe?

Nene, hier wird niemand gehauen, hier wird man durch Akkuentzug bestraft

Wenn ich mich recht entsinne sind sie einen ticken leichter als LiPos