Ideale Ladeverfahren NiMH für hohe Zyklenzahl ?

Erhöht man den Druck in einem geschlossenen Gefäß, so steigt die Temperatur. Erhöht man die Temperatur, so kommt es zu einem Druckanstieg.

p ~ T

Der Gasdruck lässt sich wie folgt berechnen:

p = (n * R * T) / V

Umgestellt ergibt sich:

p * V = n * R * T

Da in einem geschlossenen System n und V konstant sind und wir auch die Universelle Gaskonstante auch aus der Gleichung nehmen können, ergibt sich:

p ~ T

Experimentell sowie mathematisch ist es also so, das Druck und Temperatur proportional sind.

Legende: T - Temperatur n - Stoffmenge R - Universelle Gaskonstante V - Volumen p - Druck

Und da die chemischen Prozesse in einem Akku Wärme freisetzen und bei Überladung eine Gasentwicklung stattfinden kann, so kann man Druck- und Temperaturanstieg messen.

Gruß Udo

Udo Neist schrieb:

Du hast den mit idealem Gas betriebenen Akku erfunden?

Gruß Dieter

Ob es ein ideales Gas oder andere Stoffe sind, einer Temperaturerhöhung folgt eine Druckerhöhung in einem geschlossenen System. In einer Flüssigkeit gäbe es eine Dichteänderung bei Temperaturanstieg, was in einem geschlossenen System auch wieder Druckänderungen zur Folge hat. Es bleibt auch hier bei p ~ T, mit Ausnahme des Wassers (Stichwort: Anomalie des Wassers). Mir ist nicht bekannt, dass in Akkus/Batterien Reaktionen physikalischer oder chemischer Natur auftreten, die Endotherm ablaufen und damit zu einer nicht unerheblichen Temperaturabnahme führen.

Gruß Udo

Udo Neist schrieb:

Alles klar.

Gruß Dieter

Ups, sollte heissen:

Mir ist nicht bekannt, dass in Akkus/Batterien Reaktionen physikalischer oder chemischer Natur auftreten, die zu einer nicht unerheblichen Temperaturabnahme führen.

Endotherm war hier das falsche Wort.

Gruß Udo

Udo Neist schrieb:

Ach?

Gruß Dieter

p ~ T ;-) Wie schön - dann hätten alle hier im Thread recht.

Aber im Akku kommt es bei hohen Spannungen (am Ende der Ladung) zu mehr Gasung aufgrund elektrochemischer Gründe - Druckanstieg selbst wenn man die Temperatur z.B. durch Kühlung künstlich niedrig hielte. T steigt v.a. durch mehr Erwärmung höheren inneren Widerstand. Bei erhöhtem Druck aufgrund Temperatur wirkt auch die Resorbierung wieder (auf komplexe Weise) zurück u.a. komplexe Effekte

Grüsse Robert

Ist halt oft so, dass man vorerst mit Anhaltspunkten und Wahrscheinlichkeiten leben muss. Für die gegenteilige Vermutung gibts soweit wesentlich weniger Indizien.

Grüsse Robert

Gerüchteweise hab ich das nun schon öfter gehört, das Reflex was bringen soll.

Hier habe ich aber mal einen etwas greifbarerem Vergleichstest gefunden:

Dem Conrad-Lader sieht man an der Ladekurve die Reflex-Entladepule offensichtlich. der Ansmann setzt nur einmal kurz aus - scheint keine Pulse zu haben, aber er verwendet Lüfterkühlung und lädt 3x schneller. Trotzdem: "Kurz nach Ladeschluss hatten die Akkus beim Laden mit dem Conrad-Ladegrät unangenehme 45 °C, waren also noch etwas heisser als beim Ansmann-Lader."

=> Zweifel an der Legende "ohne daß sie sich merklich erwärmen".

Aber es ist trotzdem noch schwer zu sagen, was, was genau ist und wie überhaupt ... etc.

Noch ein "Vergleich" ist hier - mit 2 Packs:

Etwas wirr und keine recht belastbare Aussage zum Schluss.

=> Das Reflex scheint den Innerwiderstand eher niedrig zu halten. Kritsch aber: Beim Reflex-Verfahren hat er eine einzelne "Ausreisser"-Einzelzelle gnädig ersetzt. Beim Standard-Verfahren hat er 2 umgepolte Zelle nicht ausgetauscht, was allein schon den Unterschied der Kurven am Schluss erklären könnte. Auch schaltet der Reflex-Lader beim Wendepunkt U/I ab (~98%). Der Std-Lader scheint durchzuladen bis -deltaU. Das kann auch allein schon den Temperaturunterschied erklären. Das spätes -deltaU äußerst schädlich ist ziemlich klar. Die eigentliche Frage ist aber: Haben die Reflex-Pulse an sich einen Sinn? Wieder nix stichhaltiges?

Grüsse Robert

Wie in der andere Mehl: Es könnte sein, das die Wendepunktabschaltung allein den Vorteil gegenüber -dU bringt. Ich bau eh den Algorithmus selbst. dass -dU / >100% laden schädlich ist - und wahrscheinlich auch schon >95% etc. stufenlos

- ist klar.

=> Also schauen ob die CCS-Ri-Errechnungs Methode tatsächliche einen deutlichen Knick zeigt (was ich vorerst bezweifle v.a. bei NiMH). Oder spätestens beim Wendepunkt abschalten, wenn der Knick nicht sauber festzustellen ist.. Per Default soll der Lader eh nur bis ~85% laden. Top-Charge nur auf optionalen Tastendruck.

Den Wert von Reflex-Entladepulsen *an sich* (was zusätzliche Hardware braucht) kann man aber nur schwer nach vielen Vergleichen herausfinden.

Grüsse Robert

Udo Neist schrieb:

In einem Mehrphasensystem? Himmel...

Rest daher irrelevant. ...

Das hat mit Mathematik nichts zu tun, allenfalls mit Thermodynamik idealer (=nichtexistenter) Gase.

Eben, der Druck kommt aus der chemischen Reaktion und nicht aus deinem merkwürdigen Formalismus.

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mfg Rolf Bombach

robert :

Ganz klar, die Zellen die beim Laden heisser geworden sind, sind schneller kaputt gegangen. Somit ist "Reflex" allein dadurch besser, dass es früher abschaltet. Die Entladepulse sind da ja vielleicht Mittel zum Zweck (wann misst der Reflexlader die Akkuspannung? Wenn Ladestrom fliesst, oder im Entladepuls oder an dessen Ende, oder gar wenn gar kein Strom fliesst?)

M.

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Bitte auf mwnews2@pentax.boerde.de antworten.

Dann würde einfaches Abschalten des Stroms ausreichen. Reflex aber macht etwa pro Sekunde einen 5ms Entladepuls (mit ~3 facher Stromstärke des Ladestroms).

z.B. Bild 2 aus dem OP Link

Zitat auch bzgl. eines echten elektrochemischen Effekts: "Es lädt NiCd- und NiMH-Akkus mit gepulsten Strömen, wobei auf jeden Ladestrom- Puls ein kürzerer Puls in Entladerichtung folgt. Dies wirkt der Gasbildung in der Zelle entgegen und erzeugt weniger Wärme und Überdruck, auch verhindert es den Memory-Effekt. Ein Zyklus dauert zirka eine Sekunde, Bild 2 zeigt ihn im Detail. Auf den Entladepuls folgt eine Pause, in der sich die Zelle beruhigt, in diesem Abschnitt des Ladezyklus wird alle zehn Sekunden die Spannung gemessen. Der Abschaltzeitpunkt für den Schnelladestrom wird nach der schon beschriebenen d2U/dt2-Methode ausgelöst. Nach dem Ende der Schnelladung folgt die restliche Volladung (top loading) mit 0,1 C für zwei Stunden, ebenfalls gepulst, aber mit größeren Abständen. In zahllosen Meßreihen wurde nachgewiesen, daß sich damit im Vergleich zum normalen Konstantstrom-Laden die Lebensdauer der Zellen etwa verdoppeln läßt."

Wer hat dies nun aber nachgewiesen - ggf. incl. der physikalisch-chemischen Begründung?

Ein sauberer Vergleichstest, bei dem *isoliert* der Wert der Reflex-Entlade-Pulse evaluiert wird (und nicht etwa verknuddelt mit der Abschaltemethode) sollte gleiche Abschaltungsmethode verwenden. Einmal mit Entladepulsen und einmal ohne. Ganz einfach und ohne 100-e Ladezyklen und Kapazitätsermittlungen abzuwarten würde mir zunächst schon dies reichen - und mehr sagen:

Ein Lade-/Temperaturkurve bei gleichem Nettostrom und gleichen Kühlbedingungen und möglichst gleichen sonstigen Bedingungen. Zeigt dann dann schon auf den ersten 98% die Methode mit Entladepulsen eine signifikant tiefere Temperaturkurve, dann "glaub" ich sofort an den Wert der Reflex-Pulse. Wenn nicht, dann stehen obige chemisch-physikalische Begründung und der Wert der Reflex-Pulse überhaupt im Verdacht des Marketing-Voodoo. Es könnte zwar immer noch sein, dass es positive Langzeiteffekt gibt ... aber das könnte ja genauso durch Behandlung der Akkus durch einen Medizinmann so sein ...

__

CCS muss z.B. auch den Strom zumindest gelegentlich abschalten um die Ri-Messung zu machen.

Laut CCS-Lader-Schaltplan

ist Rückstrom da gar nicht möglich - nur µC beeinflussbare Regelung des Stroms durch den TIP127 Darlington Längs-Regel-Transistors (recht schlechte antiquierte "Bratpfanne") per OP IC4B. Hat vielleicht jemand Osci-Bilder von einem CCS-Lader (Strom an R8, Spannung and R9, Schaltspannung an TIP127-Basis/R3 und Watch-Pin-2)? Wird eher mit seltenen Unterbrechungen nur gemessen ("Watch" Pin 2) oder haben die Abschaltpulse auch eine operative elektrochemische Bedeutung? Besonders interessant auch: Warum wird behauptet, dass mit dieser CCS Methode der Memory-Effekt (v.a. von NiCD) ausgebootet wird? Es müssten also die Pulse/Wellen doch eine über die Mess- und Abschaltfunktion hinausgehende Bedeutung haben ...

( Nebenbei: Wie kann OP IC4B den TIP127-PNP überhaupt abschalten, wenn seine Versorgungsspannung Vdd=5V ist und der PNP-Emitter an hoher Spannung liegt? Ist das ein Druckfehler - oder liefert der OP-Ausgang bei max. Spannung keinen negativen Strom? )

Grüsse Robert

IIRC gab es mal irgendwo die Erklärung, dass der Entladepuls die Oxid-Schickt an der Elektrode 'knackt' (die für den Memory-Ekt zuständig ist??) Ist das eine Mär oder ist da was wahres dran?

Heinz

robert :

Ich denke mal das bessere Abschneiden des Reflexverfahrens (zumindest in dem Modellfliegertest w.o.) beruht darauf, das sehr früh abgeschaltet wird: d2U/dt2 (das ist der Wendepunkt) und dann die Vollaufladung sehr gemässigt erfolgt. Die Messung der Spannung im Leerlauf - nach dem Entladepuls - macht das vielleicht auch noch etwas unabhängiger von eventuellen Ladestromschwankungen. So eine NiMh-Zelle braucht ja recht lange, ehe sie nach dem Laden von der "Ladespannung" (die auch von der Höhe des Ladestroms abhängt) auf ihre Leerlaufspannung abfällt. Der Entladepuls beschleunigt das.

Und vor allem sollte der Test nur mit einer Zelle durchgeführt werden, (nicht mit mehreren in Reihe)! Aber es könnte sein, dass man das "unverknuddelt" gar nicht kann, da die Abschaltmethode an die Reflexpulse gekoppelt ist. Dann wohl besser ein anderer Versuch: Laden bis 95% Kapazität. Entladen bis 1V. Einmal mit, einmal ohne zusätzliche Reflexpulse. Meiner Meinung nach könnte man aber vermutlich auch ohne Reflexpulse früh beim Wendepunkt abschalten.

M.

Naja, ich kann nur von dem einen Lader sprechen, der nach oder ähnlich wie Reflex arbeitet, und da wird nix großartig warm, NiCd, bei ca. 1h Ladezeit. Von Conrad habe ich einen charge terminal pro, der lädt zumindest auch mit Impulsen, da schaffe ich Akkus in 20-30 Min kompleatt aufzuladen, ebenfalls kaum Erwärmung. Allerdings geht der nur mit Akkupacks mit belastbarer Verkabelung, und ohne Sicherungen drin. Meine ersten Versuche in Akkuhaltern für Rundzellen mit Federn führten zwar zu heißen Akkus, aber die Hitze kam von den glühenden und dann durch den Kuststoff des Halters schmelzenden Kontaktfedern :)

Ralph.

Wüsste ich eben auch gern. Vielleicht hast Du das mit der Oxid-Schicht bei Blei-Akkus gehört. Das ist wohl bekannt, dass sehr starke (100A) ganz kurze (µs) Entladepule die Sulfatierung vermindern oder gar rückbilden. Bei NiMH kann ich mir darauf nix zusammenreimen bislang.

Robert

Zähle ich nicht zum eigentlichen Reflexverfahren. Die Wendepunkt-Abschaltung wird auch sonst hier und da gemacht. Ist wohl das sicherste überhaupt, denn einem die letzten paar Prozent egal sind und man eher auf Zyklenzahl achtet. Und ich bezweifle dass es bei NiMH so einen scharfen 100%-voll-Zustand überhaupt gibt - und CCS selbst wenn es ihn gäb den auch nicht mit seiner "Pattern Recognition" sieht:

Daraus: "Jetzt habe ich das CCS-Modul in Betrieb und wundere mich über manche Sachen: Es heißt, dass die Akkus 100% voll geladen werden. Wenn das Ladegerät abschaltet und ich den Akku nur kurz abklemme und wieder anklemme, dann wird er erneut für einige Zeit (ca. halbe Stunde) geladen. Ist das normal? Den Text über das Laden von Akkus habe ich so verstanden, dass Akkus sich durch die Überladung erwärmen. Gegen Ende der Ladezeit erwärmen sich meine Akkus durchaus spürbar, wenn auch nicht so, dass ich mir die Finger daran verbrenne. Schaltet das Modul nicht rechtzeitig ab und überlädt die Akkus, oder ist eine gewisse Erwärmung normal? Über einen Erfahrungsaustausch (gerne auch per eMail) würde ich mich freuen. "

Kann ggf. sein und die Messung beschleunigen. Das mit der Gasdruckminderung wäre dann eine Mär.

Wie gesagt, man müsste schon einiges vor 100% eine signifikant tiefere Ladetemperaturkurve sehen. Dann könnte man das mit der Gasrückbildung, kleineren Kristallen etc. glauben.

Robert

Bei NiCd wird so und so nix warm, solange man nicht überlädt. Eine Aussage über den Wert der Entlade-Pulse kann man daraus kaum machen. Bei den Haltern kann man Kupferlitze (dadurch verzinnt) mit etwas Geschick als eigentlichen Stromträger mit reinlöten, wenn man nicht Punktschweissen will. Auch wenn am Anfang nur wenig Kontaktfläche an den Druckpunkten hat sintert sich es gerad dadurch (Hitze) von selbst gut fest und bleibt doch leicht wechselbar. Gibt niedrigere Brückenwiderstände als die üblichen Ni-haltigen Punktschweissbleche.

Grüsse Robert