Der sichere Umgang und das Laden von Akkumulatoren

Autor: Marc Ebmeyer

Akkumulatoren sind Energiespeicher, die Menge an gespeicherter Energie ergibt sich aus ihrer chemischen Zusammensetzung ihrer Anoden, Kathoden, Separatoren und Elektrolyten. Diese bestimmen zusammen mit Ihrem mechanischen Aufbau ihre wichtigsten Parameter wie z. B. Leerlaufspannung, Energiedichte, Strombelastbarkeit, Impulsbelastbarkeit, Temperaturverhalten, …. Umso höher die Energiedichte, umso stärker steigt das Gefahrenpotenzial. Zudem beinhalten moderne Akkumulatoren aus Lithium ein sehr reaktionsfreudiges Alkalimetall.

Beim Umgang mit Lithium ist deshalb große Sorgfalt wichtig.
Die Ladespannung muss auf 0,005V genau eingehalten werden.
Die Zellen dürfen nicht entladen, gelagert werden.
Die Zellen sollten nicht lange Zeit voll geladen gelagert werden, sondern auf 80 % entladen gelagert werden, da dieses die Lebenserwartung verlängert.
Die Zellen dürfen sich nicht über 60 °C erhitzen, dass sie sich selbst entzünden können.
Die Zellen dürfen nur im unbeschädigten Fall benutzt werden.
Die Zellen dürfen nicht überladen werden.
Die Zellen dürfen nur unter Aufsicht geladen werden.
Die Zellen dürfen nicht über Nacht geladen werden.
Die Zellen sollten, wenn möglich in einem Sprengsack geladen werden.
Die Zellen müssen, wenn sie in Serie geladen werden, nur mit einem Ballancer geladen werden, welche die Zellspannung der Einzelzellen überwacht und aktiv oder passiv abgleicht.
Beim Einlegen der Akkuzellen in den Akkuschacht ist auf die richtige Polung zu achten.
Beim Herausnehmen aus dem Akkuschacht ist gerade beim AlphaBot drauf zu achten, dass es zu keinen Beschädigungen der Akkuzellen Isolierung kommt.
Vor der Verwendung von Akkumulatoren ist deren Leerlaufspannung zu messen, um sicherzustellen, dass diese voll sind.
Während des Betriebes muss die Akkuspannung der Zellen regelmäßig überwacht werden und die Akkumulatoren nachgeladen werden.
Akkumulatoren darf man nicht fallen lassen, da dadurch der Separator, oder die Isolierung geschädigt werden können, was zu spontanen Selbstentzündungen führen kann, mit einer unbekannten Verzögerung.
Akkumulatoren dürfen nicht in die direkte Sonne gelegt werden, da sie überhitzen können.
Akkumulatoren können nicht nur brennen, sondern auch explodieren, vor allem wenn Dreck die Überdruckventile am Pluspol blockieren, bei zu hoher Strombelastung, Überhitzung oder z. B. durch mechanischen Stress wie Verformungen.
Akkumulatoren dürfen nur mit den dafür vorgesehenen Ladegeräten geladen werden.
Mängel in irgendeiner Art und Weise sind sofort den Verantwortlichen zu melden.
Bei einer Temperaturerhöhung, Geruchs-Rauch-Entwicklung an, bei oder durch die Akkumulatoren sind die Geräte sofort auszuschalten, Batterien zu entfernen und in Sprengsäcken zu lagern, sowie die Verantwortlichen zu informieren.

Li-Ionen-Akkus sind thermisch stabil und unterliegen keinem Memory-Effekt, zusätzlich zeichnen sie sich durch eine besonders hohe Energiedichte aus. Bei einem Ladestrom von 2000mA beträgt die Ladedauer des Samsung Akku drei Stunden, bei einem Ladestrom von 3500 mA lediglich 2,5 Stunden.

Hardware Parameter verwendeter Akkumulatoren

AlphaBot

Verwendeter Akkumulator: Samsung INR18650-35E

 Kapazität 	3500mAh
 Minimale Kapazität 	3350mAh
 Nennspannung 	3,6V – 3,7V
 Ladeschlussspannung 	4,2V
 Entladestrom (konstant) 	8A
 max. Entladestrom (konstant) 	13A
 Ladestrom 	0,6C 2000mA
 Entladeschlussspannung 	2,65V
 Schutzschaltung PCB 	nicht vorhanden
 Pluspol 	flach (Flat Top)
 Chemische Zusammensetzung  LiNiCoAlO2
 Durchmesser 	18,55 mm ± 0,1 mm
 Höhe 	65,25 mm ± 0,15 mm
 Gewicht 	48 g ± 1 g
 Ladeverfahren 	CC-CV

JetRacer

Verwendeter Akkumulator: Sony / Murata Konion US18650VTC6

   Min. Kapazität 3000mAh
   Nennspannung 3,6V – 3,7V
   Ladeschlussspannung 4,2V ± 0,05V
   Entladeschlussspannung 2,0V
   Empfohlene Ladestrom 0,xxA – 3A
   Max. Ladestrom 0,xx – 5A
   max. Stromabgabe (puls 6s) 80A
   max. Stromabgabe mit temperaturüberwachung bis 80° 30A
   max. Stromabgabe ohne Temperaturüberwachung 15A
   Schutzschaltung PCB Nicht vorhanden
   Pluspol flach (FlatTop)
   Chemische Zusammensetzung: LiNiMnCoO2
   Durchmesser 18,35mm ± 0,15mm
   Höhe 65,0mm ± 0,2mm
   Gewicht 46,6g ± 1,2g
   Ladeverfahren CC-CV

SDE Praktikum

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Weiterführende Dokumente

Dokumentation des Unterspannungsschutzes

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