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Untersuchungen zur Lebensdauer von LiIon-Zellen abhängig von der Ladeschluss-Spannung

#1 von SabbelMR , 28.10.2012 02:40

Für alle Interessierten - Quelle ist ein bekannter Zellenhersteller:



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RE: Untersuchungen zur Lebensdauer von LiIon-Zellen abhängig von der Ladeschluss-Spannung

#2 von Hermel , 28.10.2012 02:48

Hi Sabbel,
Schönes Diagramm:-))
Holla - dann hat die genaue Ladeschlussspannung ja ganz mächtig Einfluss auf die Lebensdauer meiner Akkus?
Liebe Grüße - Hermel


Die gelebten Jahre soll man nicht zählen, sondern wiegen!


 
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RE: Untersuchungen zur Lebensdauer von LiIon-Zellen abhängig von der Ladeschluss-Spannung

#3 von Hermel , 28.10.2012 02:53

Andererseits... Wenn ich nochmal drüber nachdenke...
So richtig erheblich scheint der Unterschied ja erst so ab etwa 1000 Lade/Entladezyklen zu werden. Das wäre ja, z.B. bei mir, erst nach etwa 3 Jahren!
Hmmm... - vielleicht also doch nicht ganz so dramatisch... *denk*

Wie bewertest Du das denn?

Liebe Grüße nochmals - Hermel


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RE: Untersuchungen zur Lebensdauer von LiIon-Zellen abhängig von der Ladeschluss-Spannung

#4 von SabbelMR , 28.10.2012 02:53

Zitat von Hermel im Beitrag #2
Hi Sabbel,
Schönes Diagramm:-))
Holla - dann hat die genaue Ladeschlussspannung ja ganz mächtig Einfluss auf die Lebensdauer meiner Akkus

Natürlich.

Was immer wieder geschrieben wurde - "Ladung auf 90-95% statt 100% Verdoppelt bis Vermehrfacht die Lebenserwartung einer Zelle" - ist kein Blödsinn.


Man muss sich halt entscheiden - will man entweder knallvolle Akkus oder eine längere Lebenserwartung.

Nach dem Kriterium kann man dann ein Ladegerät auswählen.


Bei einem 18650er-Akku macht sich natürlich der Unterschied, nur auf sagen wir 4.15V statt auf 4.20V geladen zu haben, weniger stark bemerkbar, als bei einem 16340er, da der 16340 ja sowieso schon vergleichsweise wenig Kapazität hat.


Zu welcher Kategorie welches Ladegerät gehört - also eher zu den "auf 102% hoch-Pumpern" oder eher zu den "vorsichtig bei 4.15-4.16V Abschaltenden" kann man Ladegeräte-Reviews aus dem Netz entnehmen.

Recht voll (4.20 - 4.24V) Laden z.B. Xtar WP2 II (außer die allerersten Chargen), Xtar SP2
Die "95%"-Fraktion (4.15 - 4.16V) wären z.B. Xtar WP6 II oder EFest BIO Charger


Sehr schädlich ist hingegen das was z.B. der Digibuddy 5401-Lader macht - auf 4.20V hochladen und dann noch Stoßweise Erhaltungslade-Pulse ("trickle charge" im Anschluss an den Ladevorgang). Das ist wirklich reinste Quälerei für die Zelle, die letzten % des Ladevorgangs sind sowieso die die "wehtun", und jede Form von Nicht-Abschalten des Ladevorgangs oder schlimmer noch Pulsweise erhaltungsladen ist wirklich schädlich.

Batteryuniversity.com merkt an, daß aus so einem Lader-Verhalten ferner sogar Sicherheitsprobleme resultieren können:

Zitat von http://batteryuniversity.com/learn/artic...m_ion_batteries
Li-ion cannot absorb overcharge, and when fully charged the charge current must be cut off. A continuous trickle charge would cause plating of metallic lithium, and this could compromise safety. To minimize stress, keep the lithium-ion battery at the 4.20V/cell peak voltage as short a time as possible.





PS:

Was im Diagramm nicht dargestellt ist:

Die DOD (depth of discharge) hat natürlich auch Einfluss. Immer dem Akku so viel zu entnehmen, wie irgend geht, verkürzt auch die Lebenserwartung, mal früher wieder aufzuladen, verlängert die Lebenserwartung.

Traumhaft für einen LiIon-Akku wäre sowas wie immer nur bis 80% laden, und nie tiefer als 20% entladen.


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RE: Untersuchungen zur Lebensdauer von LiIon-Zellen abhängig von der Ladeschluss-Spannung

#5 von Hermel , 28.10.2012 02:10

Lieber Sabbel,
Aber wegen meiner - in Post #3 "hinterhergeschobenen" - Überlegung bin ich dennoch nicht traurig, dass ich bei Dir das schöne Xtar WP2 II gekauft habe:-)))
Außerdem mag ich volle Akkus;-)
LG - Hermel


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RE: Untersuchungen zur Lebensdauer von LiIon-Zellen abhängig von der Ladeschluss-Spannung

#6 von SabbelMR , 28.10.2012 02:13

Zitat von Hermel im Beitrag #3
Andererseits... Wenn ich nochmal drüber nachdenke...
So richtig erheblich scheint der Unterschied ja erst so ab etwa 1000 Lade/Entladezyklen zu werden. Das wäre ja, z.B. bei mir, erst nach etwa 3 Jahren!
Hmmm... - vielleicht also doch nicht ganz so dramatisch... *denk*

Wie bewertest Du das denn?

Die Frage ist wann sondert man seine Akkus aus, ab wann für einen persönlich inakzeptabel..

Wenn sie nur noch 80% ihrer ursprünglichen Kapazität haben? Oder erst bei 60%?


Was aber nicht unterschätzt werden darf:

Das Diagramm ist unter Laborbedingungen erzeugt und da es vom einem Zellenhersteller stammt, soll es natürlich neben dem Sachverhalt auch kein schlechtes Licht auf die "Güte" der Zellen werfen.

Hier wurden Zellen an entsprechenden Messgeräten hintereinander entladen und geladen und entladen und geladen.. Testbedingungen sind ja im Diagramm angegeben.

Ferner waren die für den Test verwendeten Zellen vermutlich so gut wie frisch vom Band gelaufen.


Im Alltag kommen aber noch andere Faktoren zu:

Erstmal erreicht bereits eine Zelle, die 1 Jahr im Ladenregal lag, schon nicht mehr ihre volle ursprüngliche Kapazität. Man spricht hier von der "capacity recovery rate" in Abhängigkeit von der "storage time" (Zeit, seitdem die Zelle vom Band gelaufen ist). Bei Herstellern, die dazu Angaben machen - und nochmals dies sind Herstellerangaben, d.h. man wird bemüht sein, die Werte eher gut als schlecht ausfallen zu lassen - findet man dazu Werte von z.B. ca. 90% nach 1 Jahr vorschriftsmäßig-optimaler Lagerung.

D.h. du startest schon mit einer gealterten Zelle. Deswegen sind für einen industriellen Abnehmer, der Wert auf Qualität legt, Zellen die vor 12 Monaten vom Band gelaufen sind schon Tabu.


Und auch in den Lagerzeiten, in denen ein bereits einmal in Betrieb genommener LiIon-Akku nicht benutzt wird, kommt es zu Akkualterung. Ideal ist ja bekanntermaßen eine Lagerung bei 50-60% Ladestand bzw. so ca. 3,6-3,8V.

Wird ein LiIon-Akku längere Zeit auf vollem Stand (4.20V) gelagert und nicht benutzt, beschleunigt dies die Alterung. Noch schlimmer ist aber eine Lagerung in leerem Zustand, die nach einer Weile zu einer Tiefentladung führt.


Summa summarum wird also in o.g. Diagramm nur ein "Alterungskriterium" berücksichtigt, in der Realität kommen aber weitere dazu. Ferner wird man sich bemüht haben, die o.g. Werte so gut wie möglich aussehen zu lassen, da das Diagramm wie gesagt von einem Zellenhersteller stammt - Laborbedingungen eben.

In der Realität kannst du daher, wenn du die anderen alterungsrelevanten Faktoren hinzunimmst, davon ausgehen, daß der Unterschied a) größer und auch b) insgesamt die Akkualterung schneller von statten gehen wird als im Diagramm gezeigt.


Wie Praxisrelevant dies alles ist - muss man für sich selbst entscheiden.

Ein Panasonic CGR18650CH kostet ab 5,-€, da kann man jetzt zu Recht sagen - mir doch egal ob der um 30% weniger schnell altert, weil ich dies oder das mache oder unterlasse.


Aber z.B. für Ladegeräte-Reviews und dergleichen finde ich es schon wichtig, diese Zusammenhänge zu kennen.

Auch wer einfach aus Prinzip seine Akkus bestmöglich behandeln möchte, egal wie groß der Unterschied in der Praxis ist, dem ist mit den Werten geholfen.


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RE: Untersuchungen zur Lebensdauer von LiIon-Zellen abhängig von der Ladeschluss-Spannung

#7 von SabbelMR , 28.10.2012 02:20

Zitat von Hermel im Beitrag #5
Lieber Sabbel,
Aber wegen meiner - in Post #3 "hinterhergeschobenen" - Überlegung bin ich dennoch nicht traurig, dass ich bei Dir das schöne Xtar WP2 II gekauft habe:-)))
Außerdem mag ich volle Akkus;-)

Gerade bei kleineren Akkus mit sowieso schon niedrigerer Kapazität wäre mir persönlich eine möglichst volle Ladung auch wichtiger.


Praxisrelevant sind diese Erkenntnisse vor allem für Elektroautos, Elektrofahrräder etc., wo ein Akkupack mal eben hunderte bis tausende € kostet und somit die Abwägung immer maximale Kapazität vs. Lebensdauer der Akkus, bis sie durch neue ersetzt werden müssen, wegen der anderen finanziellen dimensionen schon wichtiger ist.

Aber auch Laptop-Akkus sind teuer, von Besitzern der IBM / Lenovo-Thinkpads wird z.B. sehr geschätzt, daß der Hersteller ein Tool mitliefert, mit dem das Verhalten der Akkuladung eingestellt werden kann. Da mein Akku überwiegend Pufferakku ist, lasse ich ihn stets auf 60% halten, aber nie voller laden. Bei meiner Frau, die gerner mal auf den Akku als Betriebsquelle zurückreicht, sind 10% / 90% als Schwellen eingestellt (statt 0% / 100%), eben um insgesamt doch etwas länger was vom Akku haben, bis verschleißbedingt ein neuer gekauft werden muss.


Für uns Dampfer ist "Akkuverschleiß" ein vergleichsweise irrelevanter Kostenfaktor (wenn man sich gute Akkus gekauft hat, die ja glücklicherweise nicht mehr unbezahlbar teuer sind) und somit, da hast du Recht, das Thema somit doch von etwas "theoretischerer" Natur.

Trotzdem schadet es nicht, mal "drüber gesprochen zu haben" ;).



PS:

All diese Ergebnisse / Erläuterungen beziehen sich auf LiIon-Akkus.

Bei anderen Akkutypen sind die Sachverhalte mitunter ganz anders, hier darf man also keinesfalls voreilig generalisieren.


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RE: Untersuchungen zur Lebensdauer von LiIon-Zellen abhängig von der Ladeschluss-Spannung

#8 von Hermel , 28.10.2012 02:31

Zitat von SabbelMR im Beitrag #7
Trotzdem schadet es nicht, mal "drüber gesprochen zu haben" ;).


Mein lieber Sabbel,
Das schadet nicht nur nicht - ich finde es sogar superklasse, wie Du uns/mich mit so vielen technischen Hintergrundinformationen versorgst.
Da lerne ich was:-))

LG und guts Nächtle
Hermel


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RE: Untersuchungen zur Lebensdauer von LiIon-Zellen abhängig von der Ladeschluss-Spannung

#9 von SabbelMR , 28.10.2012 02:32

Danke - und dir auch eine gute Nacht!


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RE: Untersuchungen zur Lebensdauer von LiIon-Zellen abhängig von der Ladeschluss-Spannung

#10 von e-cloud , 28.10.2012 10:04

Wenn ich meine im Xtar WP2 II im "Normal-Modus" geladenen Akkus in der LT messe zeigt sie mir 4,1V alt. Bei im Schnelllademodus geladenen Akkus 4,2V. Kann man daraus schließen das mein Xtar sie nicht bis 4,24V lädt und so wohl aus einer der ersten Chargen stammt?




Fortuna lächelt, doch sie mag
Nur ungern voll beglücken.
Schenkt sie uns einen Sommertag,
schenkt sie uns auch Mücken
(Wilhelm Busch)


 
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RE: Untersuchungen zur Lebensdauer von LiIon-Zellen abhängig von der Ladeschluss-Spannung

#11 von SabbelMR , 29.10.2012 00:06

Hast du ein Multimeter zum Messen der Akkus zur Hand?


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RE: Untersuchungen zur Lebensdauer von LiIon-Zellen abhängig von der Ladeschluss-Spannung

#12 von Ratzfatz , 29.10.2012 00:58

Also ich habe auch wie e-cloud die Erfahrung gemacht dass im WP2 II die Akkus nicht über 4,1-4,15V geladen werden und prüfe dies auch oft mit dem Messgerät nach.
Für mich sind die 95% allerdings auch völlig ok !



 
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RE: Untersuchungen zur Lebensdauer von LiIon-Zellen abhängig von der Ladeschluss-Spannung

#13 von SabbelMR , 29.10.2012 01:04

Zitat von Ratzfatz im Beitrag #12
Also ich habe auch wie e-cloud die Erfahrung gemacht dass im WP2 II die Akkus nicht über 4,1-4,15V geladen werden und prüfe dies auch oft mit dem Messgerät nach.

Dann hast du aber noch die ältere Revision des WP2 II (äußerlich m.W. nicht unterscheidbar) - alle aktuellen Geräte laden definitiv auf ca. 4,20V.


Zitat
Für mich sind die 95% allerdings auch völlig ok !


Freu dich, ist akkuschonender ;).


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RE: Untersuchungen zur Lebensdauer von LiIon-Zellen abhängig von der Ladeschluss-Spannung

#14 von Ratzfatz , 29.10.2012 01:06

Der Lader ist aus deiner SB, keine Ahnung welche Version das nun ist !



 
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RE: Untersuchungen zur Lebensdauer von LiIon-Zellen abhängig von der Ladeschluss-Spannung

#15 von Dampfzeug , 29.10.2012 01:12

Danke für die sehr interessanten Informationen. Wie Hermel schon schrieb, wieder was gelernt.


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RE: Untersuchungen zur Lebensdauer von LiIon-Zellen abhängig von der Ladeschluss-Spannung

#16 von Yuna , 29.10.2012 01:48


Ist das auch auf Ego-Akkus übertragbar? Sollte man die auch früher vom Ladekabel abhängen?


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RE: Untersuchungen zur Lebensdauer von LiIon-Zellen abhängig von der Ladeschluss-Spannung

#17 von SabbelMR , 29.10.2012 02:00

Prinzipiell gilt das auch für eGo-Akkus, ja. Sind ja ebenfalls im Inneren LiIon-Akkus.


Allerdings .. wie schon klargestellt bewegen wir uns hier etwas auf "theoretischem" Niveau. Der Effekt, daß stets immer nicht ganz vollgeladene Akkus länger leben, existiert unzweifelhaft, in der Praxis kommen aber wie gesagt noch ganz andere "Alterungsfaktoren" hinzu.

Insbesondere gerade einen eGo-Akku früher vom Ladekabel "abzuhängen" im Interesse des Akkus stelle ich mir ferner in der Praxis schwierig vor - wird schwer sein, da den gewünschten Zeitpunkt "abzupassen" (obwohl .. ist das immer noch so daß die Ladekabel schneller blinken, je voller der Akku?).


Den größten Gefallen tust du deinen eGo-Akkus sicherlich, indem du sie allgemein schonend behandelst - also beispielsweise nie großer Hitze aussetzt, nicht jedes mal ganz leerdampfst, sondern auch schon mal früher ans Ladekabel hängst (auch dies ist förderlich für die Lebenserwartung), nicht fallen lässt oder anderweitig großen mechanischen Beanspruchungen aussetzt nur die empfohlenen Ladekabel verwendest.


Ansonsten:

Wenn sie hinüber sind sind sie hinüber - dabei gibt es zwar sicherlich gewisse Qualitätsunterschiede unter den mittlerweile dutzenden Herstellern von eGo-Typ-Akkus, aber gerade eGo-Akkus sind halt als Wegwerfware gedacht. Es gehört zum Grundkonzept dieser Dinger, daß eine vergleichsweise kleine Akkuzelle im Innern des eGo-Akkus recht hoch belastet wird, dementsprechend sind sie relativ früh verschlissen verglichen zu den "großen" Rundzellenakkus in Akkuträgern.


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RE: Untersuchungen zur Lebensdauer von LiIon-Zellen abhängig von der Ladeschluss-Spannung

#18 von Yuna , 29.10.2012 09:05

Ich mache das meist schon so, dass ich sie früher ans Ladekabel hänge, noch bevor sie komplett leer sind. Das vorzeitige Abhängen vom Ladekabel wäre im Prinzip nicht schwierig, weil ich ja weiß, wie lang ein Akku jeweils lädt, bis er voll ist (der 650er bspw. 2 Std. 10 Minuten, die größeren analog entsprechend länger). Ich könnte sie also durchaus früher abziehen.


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RE: Untersuchungen zur Lebensdauer von LiIon-Zellen abhängig von der Ladeschluss-Spannung

#19 von SabbelMR , 29.10.2012 11:13

Dann kannst du das gerne so tun, es sollte durchaus den Akkus eine längere Lebensdauer bescheren (zu einem gewissen Grad).


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RE: Untersuchungen zur Lebensdauer von LiIon-Zellen abhängig von der Ladeschluss-Spannung

#20 von Cult , 29.10.2012 11:41

Na, da bin ich aber froh , habe mich immer gewundert warum mein Trust Fire TR-001 nur bis maximal 4,15 Volt auflädt

dann ist es doch gut, ich lade auch immer bei 3.6 Volt Restspannung wieder auf.



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RE: Untersuchungen zur Lebensdauer von LiIon-Zellen abhängig von der Ladeschluss-Spannung

#21 von john99 , 29.10.2012 12:10

Mal ne Frage zu den Ego-Ladern:
Ich besitze ebenfalls noch ein TR-001 und habe meine CGR18650er (leider) einige Male damit geladen.
Nach weiteren Recherchen habe ich es zügig ausgemustert...

Nun lade ich die Zellen ausschließlich über die EGO-Lader (im Ego-T King, The Vapor V2 oder im EVO VV LCD, wobei Letzteres selten, da ich den ständig in der Hand habe) und frage mich, ob das ok oder auch nur ein Kompromiss ist?

Wäre dann ein WPA oder ein BIO-Charger eher zu empfehlen? Gibt es hier Erkenntnisse?

Meine Zellen lassen mittlerweile ganz schön nach. Haben wohl bereits einen Knacks weg...


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RE: Untersuchungen zur Lebensdauer von LiIon-Zellen abhängig von der Ladeschluss-Spannung

#22 von SabbelMR , 29.10.2012 12:16

Also erstmal sind es ja nur wenige Akkuträger, die diese Art von Beladung zulassen (Akkuträger an eGo-Lader hängen). Neben den von dir genannten fiele mir nur noch die SGL Lavatube ein, bei der das ginge.

Grundsätzlich erfolgt die Ladung in diesem Fall dann so gut oder so schlecht wie das eGo-Ladekabel arbeitet. Ein CC/CV-Ladeverfahren wenden die jedenfalls nicht an (meine, ich hätte letztens sogar einmal Messungen dazu gesehen), was aber für eine optimale Akkulebensdauer schon nicht schlecht wäre (auf die es wiederum bei den eigentlichen eGo-Akkus ja weniger ankommt, da sowieso auf Verschleiß kalkuliert wäre).


Also ja, die Anschaffung eines Xtar WP2 II oder EFest BIO Chargers wäre doch keine schlechte Idee, denke ich. Insbesondere letzterer ist gerade günstig zu haben (und taugt, siehe Review).


EFest BIO Charger Multiladegerät Preisübersicht - Sammlung Händlerpreise

Xtar WP2 II ("WP2 .2") Multiladegerät Preisübersicht - Sammlung Händlerpreise


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RE: Untersuchungen zur Lebensdauer von LiIon-Zellen abhängig von der Ladeschluss-Spannung

#23 von SabbelMR , 29.10.2012 12:20

Zitat von Cult im Beitrag #20
Na, da bin ich aber froh , habe mich immer gewundert warum mein Trust Fire TR-001 nur bis maximal 4,15 Volt auflädt

Glück gehabt, es haben auch schon Trustfire TR-001 Akkus auf 4,35V geladen..


Zitat von Cult im Beitrag #20
dann ist es doch gut, ich lade auch immer bei 3.6 Volt Restspannung wieder auf.

3.6 Volt Restspannung im Leerlauf ohne Last gemessen? Das ist aber schon so gut wie maximal leer:

Zitat von http://www.cpfmarketplace.com/mp/showthr...l=1#post2513217
LiIon Battery Charge Status:

4.2V – 100%
4.1V – 87%
4.0V – 75%
3.9V – 55%
3.8V – 30%
3.5V – 0%


( wohlgemerkt dies gilt für die Leerlauf-Spannung ohne Last und als "grobe Faustregel" )


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RE: Untersuchungen zur Lebensdauer von LiIon-Zellen abhängig von der Ladeschluss-Spannung

#24 von Cult , 29.10.2012 12:24

Ich lade jetzt alle meine AKKUS mit dem Trust Fire TR-001 seit fast einem Jahr, hatte noch nie Probleme damit , der Lader ist jetzt auch schon ein Jahr alt

Lade alles darüber , was kommt , 18350 Efest und V-Max schwarz für V-Max, 18650 von Panasonic,Sanyo und Lavatube Original die roten ohne Bezeichnung

Habe nur einmal die Erfahrung gemacht dass bei einer Lavatube grüne AKKUS dabei waren ohne Markenbezeichnung und diese brechen trotz 4,1 Volt bei 1.3 Ohm und 3.8 Volt Einstellung ein.
Bei allen anderen AKKUS bekomme ich ein kratzen im Hals nur bei denen nicht , da kommt dann ein laues Lüftchen



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RE: Untersuchungen zur Lebensdauer von LiIon-Zellen abhängig von der Ladeschluss-Spannung

#25 von Cult , 29.10.2012 12:31

Zitat von SabbelMR im Beitrag #23
Zitat von Cult im Beitrag #20
Na, da bin ich aber froh , habe mich immer gewundert warum mein Trust Fire TR-001 nur bis maximal 4,15 Volt auflädt

Glück gehabt, es haben auch schon Trustfire TR-001 Akkus auf 4,35V geladen..


Zitat von Cult im Beitrag #20
dann ist es doch gut, ich lade auch immer bei 3.6 Volt Restspannung wieder auf.

3.6 Volt Restspannung im Leerlauf ohne Last gemessen? Das ist aber schon so gut wie maximal leer:

Zitat von http://www.cpfmarketplace.com/mp/showthr...l=1#post2513217
LiIon Battery Charge Status:

4.2V – 100%
4.1V – 87%
4.0V – 75%
3.9V – 55%
3.8V – 30%
3.5V – 0%

( wohlgemerkt dies gilt für die Leerlauf-Spannung ohne Last und als "grobe Faustregel" )



Ich könnte in der Lavatube bis diese von alleine ausschaltet ( blinken ) bis zu ...? Volt dem AKKU entziehen aber ich kontrolliere per Tastenkombi immer und wenn mir der Akkuträger eine Restspannung von 3.6 Volt anzeigt dann lade ich, mein Akkuträger hat noch nie geblinkt und mich zum Laden aufgefordert.



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