XXL Powerhouse – DIY Feldakku aus 18650 Zellen
Inhaltsverzeichnis
Ich habe mir eine riesigen Feldakku gebaut, welcher per Photovoltaik aufgeladen werden soll. Als Energiespeicher habe ich mich für 18650 Lithium-Ionen Zellen entschieden.
Mein Ziel ist es einen Akku zu bauen, der ca. 2KWh speichern kann. Ich habe mich dazu entscheiden einen 6S40P Akku mit 22.2 V zu bauen.
Warum 18650 Zellen
Die Tesla Powerwall hat mich inspiriert, die 18650 Li-Ion Zellen zu verwenden. Sie haben eine sehr hohe Energiedichte, keinen Memoryeffekt und man kann den Akku auch längere Zeit voll geladen stehen lassen ohne, dass er Schaden nimmt.
Eine kleine weltweite Community baut genau auf diese weise eigene Hausbatterien und lädt diese per Photovoltaik.
Woher kommen die 18650 Zellen
Ein weiterer Punkt, warum ich mich für 18650er Zellen entschieden habe ist, dass man sie in nahezu jedem Akku findet. Sie sind in Powerbanks, E-Bike Akkus, Laptop-Akkus oder auch Akkuschraubern verbaut. Alte oder defekte Akkus werden heutzutage leider nicht recycelt und wandern in den Müll. Wenn man diese Akkus allerdings öffnet, findet man haufenweise 18650er Lithium Ionen Zellen. Meistens sind nur wenige Zellen des Akkus wirklich beschädigt, und der Rest kann für die weitere Verwendung getestet werden.
Laut meinem Rechner brauche ich für eine ca 2KWh Batterie ca. 240 gute Zellen mit einer durchschnittlichen Kapazität von 2200mAh.
Testverfahren
Zum testen der Batterien habe ich mir eine Tabelle angelegt , in der ich die wichtigsten Daten sammle. Die Tabelle rechnet mir alle Werte aus und erleichtert mir die Arbeit mit so vielen Zellen enorm. Sie berechnet Spannungsunterschiede, teilt die Zellen in verschiedene Klassen ein und noch vieles mehr. Hier findest du eine relativ aktuelle Version von ca 525 Zellen.
Tabelle Download:
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Das Testverfahren in wenigen Schritten erklärt:
- Akku öffnen und Zellen freilegen (geschweißte Bleche entfernen, Klebereste entfernen)
- Spannung messen und in Liste eintragen. Jede Zelle bekommt eine eindeutige ID (fortlaufende Nummer). Je nachdem wie hoch die Spannung ist, wird vor-selektiert (siehe 0V Zellen)
0 V Zellen werden versucht mit einem Labor-Netzteil wieder zum Leben erweckt zu werden. Mit einem geringen Strom (100mA) wird versucht die Zelle zu „boosten“. Sobald die Zelle ca 3 V erreicht hat, lade ich diese mit 500mA voll.- tote Zellen (0 V) werden entsorgt,
wenn sie nicht wiederbelebt werden können - Zellen voll laden (1A pro Zelle) und „Heater“ aussortieren. „Heater“ sind Zellen, die beim laden extrem heiß werden. Zellen die warm werden sollten nicht entsorgt werden. Als Faustregel gilt: Wenn du die Zelle nicht mehr anfassen kannst und dir fasst die Finger verbrennst, ist es ein „Heater.“
- Vollautomatischer Kapazitättest mit Opus BT-C3100 Ladegerät. Volle Zelle einlegen und „Discharge Test“ auswählen. Die Zellen werden nun ggf bis 4.2 V voll geladen und danach bis ca 2.8 V entladen. Die entnommene Energie wird gemessen und angezeigt. Nach dem Entladevorgang werden die Zellen voll automatisch auf 4.2 V geladen und sind bereit für den nächsten Test.
- Nun notiere ich mir die Spannung der vollen Zelle. Da das Opus Ladegerät Zellen nicht immer genau auf 4.2 V lädt, messe ich alle Zellen durch und schreibe die Spannung in meine Excel Tabelle.
- Spannungsverlust messen: Nach mindestens 30 Tagen Lagerung auf 4.2 V (Zelle ist also voll geladen) messe ich die Spannung erneut. Sollte der Spannungsabfall zu hoch sein (>=0.1 V), heißt das, dass sich die Zelle selber entlädt. Würde man solch eine Zelle in ein Pack mit anderen Zellen einbauen, würde sie langsam alle parallel geschalteten Zellen entladen. Diese Zellen, wandern sofort in den Müll und müssen zwingend aussortiert werden.
- Internal Resistance messen. Mit dem Messgerät SM8124A habe ich den Innenwiderstand gemessen. Nachdem ich aber keinen Mehrwert aus den gewonnen Daten herleiten konnte, habe ich diese Messung eingestellt. Alle Zellen, die durch die vorherigen Tests fallen haben meistens einen zu hohen Innenwiderstand und würden auch ohne das Messgerät entdeckt werden.
- Zellen voll laden und nach Kapazität sortieren. Ich sortiere nach folgenden Kapazitäten:
Range class min max 0 mAh 499 mAh E 500 mAh 999 mAh D 1.000 mAh 1.499 mAh C 1.500 mAh 1.999 mAh B 2.000 mAh 3.500 mAh A
Statistik zu bisher getesteten Akkus
Derzeit habe ich ca 484 Zellen getestet. Von allen 484 Zellen, die ich hier liegen habe sind ca 12% Ausschuss (62 Stück).
Kapazitätscheck 18650 Zellen
Mit dem Opus BT-C3100 teste ich jede Zelle auf ihre Kapazität.
Spannungsverlust-Test
Ich lasse alle meine 18650 Zellen nach dem Kapazitätscheck ca 30 Tage oder mehr voll geladen liegen. Vorher habe ich mir die Spannung jeder Zelle notiert sodass ich nach 30 Tagen genau sagen kann, wie viel Spannung die Zelle verloren hat.
Ist die Zelle ein „Drainer“ (entlädt sich selber) muss die Zellen unbedingt entsorgt werden.
18650 Zellen Sortieren
Nach dem Spannungsabfalltest sortiere ich die Zellen nach ihrer Kapazität. Wenn ich genügend 18650 Zellen zusammen habe, werde ich mit dem finalen Bau des XXL Akkupacks anfangen.
Pack Builder
Ebenfalls in EXCEL habe ich einen Pack Builder „programmiert“. Man muss lediglich die ID der Zelle in die Spalte des betreffenden Packs eintragen und es wird die Kapazität errechnet, welches das Pack am Ende hat. Hintergrund ist, dass alle 6 Packs möglichst gleich große Kapazität haben sollten. Ob ich später mit diesem Tool arbeiten werde, weiß ich noch nicht genau.
Update: Ich habe aus Zeitgründen nicht mit dem Tool gearbeitet und stattdessen nur Zellen der Kategorie A verbaut. Die Zellen habe ich farblich (Hersteller/Typ) auf alle 6 Packs aufgeteilt um so mit möglichst gleiche Kapazität zu gelangen.
Ich werde demnächst jedes 1S pack testen und schauen wie hoch die Kapazität wirklich ist.
Zusammenbau
Ich habe nun über 500 18650 Zellen getestet und man könnte endlos weitermachen. Ich habe mich nun entschieden aus alle „A-Zellen“ einen großen 6S Akku zu bauen. Ich werde Pro Paket 40 Zellen parallel schalten. Am Ende wird es also ein 6S40P.
Eckdaten Akku:
- 240 recycelte 18650 Lithium-Ion Zellen
- 6S40P (6 Pakete a 40 Zellen in Serie)
- geschätzte Kapazität/Energie: 88.000mAh bzw 1.953,60Wh
- Spannung 100%: 25,20 V
- Spannung nominal: 22,20 V
- Spannung 0%: 18,00 V
- Entladestrom. 80-120 A
- max. Ladestrom: 40 A
Material für den Zusammenbau
- Plastik Zellenhalter 5×4
- Lötzinn
- Lötstation + Lötkolben mit sehr dicker Spitze
- 0,2mm blanker Kupferdraht als „Fuse-Wire“
- XT60 Anschluss + Kabel
- Kupferdraht 1,5mm² (Erdungskabel aus dem Baumarkt)
- Akku-Schrauber
- Dremel mit Schleifaufsatz
- Seitenschneider & Zange
Optional:
Zellen aufteilen
Die Zellen habe ich farblich auf alle 6 Packs aufgeteilt um so mit möglichst gleiche Kapazität zu gelangen. Die Wahrscheinlichkeit, dass gleiche Zellentypen die selbe Kapazität haben ist relativ hoch, aus diesem Grund habe ich die 18650 Zellen nach Typ sortiert.
Kupferleiter herstellen
Mit einem Akkuschrauber habe ich den Kupferdraht verdrillt. Anschließen habe ich alle Drähte auf Länge geschnitten.
Für den Pluspol habe ich den Draht wie folgt gebogen.
Minuspole verlöten
Nun habe ich zuerst alle Minuspole miteinander verbunden. Dabei habe ich mit dem Dremel und einem Schleifaufsatz die Kontakte etwas angeschliffen, damit das Lötzinn besser hält.
So sieht ein Pack mit fertig verlötetem Minuspol aus.
Pluspol verlöten
Auf der Plus Seite des Batteriepacks habe ich nun jede Zelle mit einem „FuseWire“ gesichert. Dies ist extrem wichtig und dient der Sicherheit. Wenn eine Zelle einen Kurzschluss hat und „durchbrennt“, trennt sich die Zelle automatisch vom restlichen Pack.
Sobald alle Zellen miteinander verbunden sind, beginnen sie sich selber auszugleichen sodass jede Zelle die selbe Spannung hat.
XT60 Kabel anlöten
Als letzer Schritt wird ein XT60 Kabel angelötet. Bitte achtet unbedingt auf die korrekte Polung des Xt60 Steckers. Wenn ihr dort einen Fehler macht und später die Packs zusammensteckt wird euch die gesamte Batterie um die Ohren fliegen.
Hier nochmal ein Foto der Rückseite (Minuspol)
6S Verbund herstellen
Damit ihr alle 6 Packs zu einem 6S Akku zusammen schalten könnt, benötigt ihr nun ein spezielles Kabel.
Wenn ein Balancer angeschlossen werden soll, müssen die Balancer Anschlüsse wie folgt verkabelt werden.
„Phils-Li-Ion-Battery-Board“
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Ich habe mir die Mühe gemacht, ein eigenes PCB zu entwerfen. Mein Ziel war es, keine Balancer-Kabel an meinen Batterien anlöten zu müssen und die Zell-Überwachung mit einem ISDT BC-8S (Amazon) zu machen.
Das PCB ist ca. 10x8cm groß und beinhaltet 6 Zell-Eingänge, einen Ausgang, einen Ladeport sowie einen Balancer Anschluss. Darüberhinaus ist ein BC-8S zur Zellüberwachung verbaut sowie Plätze für bis zu 3x 5V USB Ausgänge zum laden von anderer Hardware.
So sieht die Vorderseite des PCBs aus. Man kann entweder die XT60 Stecker direkt auflöten oder mit einem Kabel verlängern.
Auf der Rückseite habe ich mich bewusst gegen eine Beschichtung entschieden. Die Kupferbahnen liegen frei und sollten mit ausreichend Lötzinn „befüllt“ werden, sodass sich der Leitungsquerschnitt erhöht und das PCB gerüstet für hohe Ströme ist. Nachdem das Lötzinn aufgebracht worden ist, sollte sichergestellt sein, dass kein Kurzschluss entstehen kann. Idealerweise sollte die Rückseite danach mit Isolierband isoliert werden.
Die USB Module werden mit Pins verlötet.
Ich habe das PCB bei www.pcbway.com bestellt. PCBWAY ist eine chinesische Firma, die auch kleine Serien kostengünstig fertigen kann. Der Versand erfolgt sehr schnell per DHL Express. Wenn du dieses PCB bestellen möchtest, habe ich hier eine Anleitung wie der Bestellprozess abläuft. In der V1.1 habe ich noch eine Kupferschicht auf der Oberseite sowie teilweise auf der Unterseite hinzugefügt, die die Wärme aufnehmen soll, falls das Board extremen Bedingungen ausgesetzt ist.
PCB Zusammenbau
Github Seite: https://github.com/ps915/Phils-Li-Ion-Battery-Board
Fotos PCB V1.3
komplettes redesign da BC-8S nicht mehr verfügbar ist
- unterstützt bis zu 8S
- unterstützt nun ISDT BG-8S
- 90° XT60 Stecker
- balance Port
- 3 Ein/Aushänge
- USB Ladegeräte entfernt da zu wenig Platz auf PCB ist
Fotos PCB V1.1
Fotos PCB Prototyp:
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Du machst so einen Aufwand mit dem selektieren der Zellen und dann verbindest Du sie mit löten? 😱😱😱
Jo, damals hatte ich noch kein Punktschweißgerät. Heutzutage würde ich die Zellen nicht mehr löten! =)
Hi Phil,
danke für diese super Anleitung! Wie hast du den Kupferdraht abisoliert?
Hey Marvin,
ich habe blanken Kupferdraht verwendet, ohne jegliche Isolierung.
In dem meisten Fällen sind solche Drähte isoliert (Kupferlackdraht). Wenn du so einen Draht hast, versuche es mal mit ordentlich Hitze vom Lötkolben. Im Idealfall solltest du aber blanken Kupferdraht („bare copper wire“) verwenden.
Hallo Phil,
danke für Deine Antwort.
Wir machst Du das denn bei Dir „on the field“?
Du nutzt ja den großen Akku, um Deine kleinen Akkus für die Fluggeräte zu laden, wenn ich das richtig verstanden habe.
Dazu benötigst Du ja auch irgend eine Schaltung. Sonst wäre da ja auch ein Verlust der Balance zwischen den Zellen gegeben, oder?
HG Daniel
Hallo Phil,
danke für Deine ganze Arbeit mit der Doku und, dass Du uns an Deinen Ideen und Deiner Erfahrung teilhaben lässt.
Ich kam auf Deinen Beitrag, weil ich mir gerade einen teuren Akku zerschossen habe, da ich ihn ohne BMS an einige LED-Leuchten angeschlossen habe. Scheinbar sind nun zwei Zellen tot, der Akku wurde von mir zweimal genutzt.
Das Board, welches Du erstell hast, übernimmt ja beim Lade- und Entlade-Zyklus das Balancing. Nun frage ich mich, ob der restliche Teil des Ladevorgangs auch über den iSDT-Controller übernommen wird? Der Ablauf beim Laden eines LiPo Akkus ist ja, dass zunächst mit konstantem Strom und dann mit konstanter Spannung geladen wird, wie ich inzwischen weiß. Vielleicht liegt der Unterschied aber auch darin, dass Du LiIo-Akkus einsetzt und keine LiPos?
Oder muss ich beim Laden ein Kabel vom Balancer-Anschluss Deines Boards zum Ladegerät führen? Ich meine zusätzlich zu dem angeschlossenen Battgo BG-8S. Jedenfalls kann ich mir anhand Deiner Schaltung nicht erklären, wir der Kontroller die Aufladung beeinflusst, jetzt mal vom Balancing der Zellen abgesehen.
Wie sind Deine Gedanken dazu?
Herzliche Grüße von Daniel
Hallo Daniel,
Ursprünglich habe ich das PCB entworfen um, den Akku bzw die einzelnen Zellen zu überwachen. Dabei spielt es keine Rolle ob geladen oder entladen wird. Der ISDT BC-8S war also nur zum beobachten geplant.
Leider wird dieses Gerät nicht mehr hergestellt, deswegen habe ich mich entschlossen ein komplett neues PCB zu zeichnen. Der neue ISDT BG-8S kann allerdings zusätzlich auch balancen.
Nun zum Aufladen: es wird immer ein Ladegerät mit Balance Funktion benötigt um den Akku aufzuladen. Das bedeutet, es muss ein XT60 Kabel an das Ladegerät angeschlossen werden, und ebenfalls ein Balancer Kabel. Lädt man nun den Akku, übernimmt das Ladegerät am Ende des Ladevorgangs das Balancing der einzelne Zellen.
Ich weiß nicht inwieweit es Sinn macht einen großen Akku mit dem onboard ISDT Balancer zu balancen, das muss ich noch testen. Hauptfunktion bleibt, die Zellspannungsüberwachung (Über- als auch Unterspannung).
Thema LiIon laden:
Dadurch, dass ein Lithium-Ionen-Akku genau dieselbe Ladeschlussspannung (4,2V pro Zelle) hat wie ein Lithium-Polymer-Akku kann auf jeden Fall das LiPo Programm verwendet werden. Lediglich beim Entladen muss eine deutlich niedrigere Spannung eingestellt werden als bei einem LiPo, um die volle Kapazität der LiIon Zellen auszuschöpfen.
Ich hoffe das hilft dir weiter.
Gruß,
Phil
Hallo Phil,
danke für Deine Antwort.
Wir machst Du das denn bei Dir „on the field“?
Du nutzt ja den großen Akku, um Deine kleinen Akkus für die Fluggeräte zu laden, wenn ich das richtig verstanden habe.
Dazu benötigst Du ja auch irgend eine Schaltung. Sonst wäre da ja auch ein Verlust der Balance zwischen den Zellen gegeben, oder?
HG Daniel
Version 1.3 des PCBs wurde veröffentlicht:
Perfekt Danke Super Arbeit.
Ein pcbway.com Projekt könnte noch davon erstellt werden.
Ich plane gerad einen 6S6P Feldakku mit alten LI-ION Zellen. Vielen Dank für deine Arbeite und den Blog. Hat mir auf jeden Fall sehr weiter geholfen. Kannst du mir sagen ob der 6S6P mit deinem PCB auch ohne Probleme realisierbar ist?
Hey TMK,
Ja ist ohne weiteres machbar! Ich habe allerdings ein neues PCB erstellt (siehe Kommentare) welches ich in den nächsten Tagen veröffentlichen werden. Das PCB ist dann auch kompatibel bis 8S.
Gruß,
Phil
Finde dein Projekt super cool!
Eine Frage: hast du die Zellen in dem Holzhaus im Garten auch im Winter im Betrieb (zb. Bei minus 10 Grad?) und funktioniert das?
Viele Grüße
Willi
Hey, das Foto ist nicht von mir. Bei minus 10° solltest du aber über eine Heizung nachdenken, damit es nicht unter 0 Grad fällt!
Eine Frage:
Es können doch nur neue Akkus verwendet werden oder?
Denn ein Akku mit 300 Endladungen der gut ist wird sich nicht
von einem Akku unterscheiden der 10 Endladungen hinder sich
hat.Wenn man gebraucht Akkus verwendet ist es fraglich denn
wenn nach 5 Monaten die ersten 10% schlapp machen und dann
weitere ist der Akku nicht sonderlich zuverlässig.
Ist nur so eine Überlegung denn so viele Akkus zu überprüfen
ist ja auch ein Aufwand.
Hallo Thorsten,
es ist völlig in Ordnung auch gebrauchte Zellen zu verwenden, wenn man eine ORDENTLICHE Selektion macht, so wie ich sie hier beschrieben haben. Ich habe nur meine A-Zellen verbaut und mein Akku ist immer noch super in Schuss. Zuverlässigkeit benötige ich bei meiner Feld-Batterie eigentlich nicht, denn ich lade damit wiederum nur meinen Drohnen-Akkus nach.
Schaut man im Bereich DIY Powerwall mal in die Community, ist der Akku genau so aufgebaut wie ich es gemacht habe. Die Selektion der Zellen habe ich mir aus der Szene abgeschaut. Diese Leute verwenden mehrere tausend Zellen als 42 V Verbund und versorgen damit ganze Häuser mit Strom.
Natürlich ist die Selektion von so vielen Zellen wirklich aufwendig und wird meistens mit 10-20 Ladegeräten zum testen der Zellen parallel gemacht. Wenn man nur eine kleine Batterie für einen Wohnwagen oder wie ich als Feld-Batterie bauen möchte kann man natürlich auch neue Zellen kaufen und kann sich sicher sein, dass der Akku deutlich länger halten wird.
Bei meinem Zellen, muss ich aber sagen, dass viele Laptop-Akkus lediglich einen Defekt an der Platine aufwiesen und die meisten Zellen in einem super Zustand waren.
Beste Grüße,
Phil
das ISDT BC-8S scheint es nicht mehr zu geben
Dann werde ich auf Dauer ein zweites PCB entwickeln müssen für eine Alternative!
das wäre nett, ggf gleich für den Nachfolger: ISDT BG-8S
(G) statt (C)
Zur Not muss ich das Ding auf eine Lochraster löten.
Gruß
Ne vielleicht blöde Frage: Da es den ISDT BC-8S nicht mehr gibt, kann man das Display einfach
weglassen und den ISDT BG-8S zb per Flachkabel an die Platine anschliessen?
Hier eine Skizze:
https://www.bilder-upload.eu/bild-54cf1b-1590335606.png.html
Das das ganze dann etwas lose rumliegt, wäre ggf nicht schön aber auch nicht schlimm. Würde dann ein
passendes Gehäuse entwerfen und drucken und das ganze in eine Munitionsbox packen.
Ja, das geht, kannst einfach per Balancer Anschluss anschließen! Ich habe jedoch schon eine neues Version gezeichnet!
– 1-8S
– ISDT BG-8S kann auf gesteckt werden
– Balancer Port
– 3 Ports zum laden und entladen
Hey Phil,
wäre das Board V1.3 bereits bestellbar?
Lg
Cetin
Noch nicht, ich muss es erst selber testen. Ich lade es wahrscheinlich in der nächsten Woche hoch!
Gruß,
Phil
Wird warscheinlich zu aufwendig sein. Man könnte auch ein Projekt starten wo man mit einem arduino und touch Display den Batterie Tester selber baut.
Ansonsten für den Nachfolger braucht das Board nur etwas größer zu sein.
ISDT BG-8S Version ist bereits in Produktion! =)
Das ganze selber bauen per Arduino und nem OLED wäre natürlich auch gut! Der ISDT BG-8S kann allerdings Balancen, das ist für eine Feld-Batterie aus gebrauchten Zellen eigentlich ganz gut! Der kann dann einfach dauerhaft die Zellen balancen!
Sehr gut.
Dann werde ich mir davon auch noch eine Platine kommen lassen.
Ich muss dann meinen Artikel auf meiner Webseite anpassen.
Das Balancen wäre nicht das Problem das könnte man mit einer fertigen BMS Platine erledigen.
Hei Philipp, interessantes PROJEKT! Ich besitze einige 4s4p lipo akkupaks aus Ueberproduktion, die ich gerne zu einer solargespeisten FeldBatterie zusammenschalten würde, so dass ich im Garten 220v ac Geräte betreiben kann. Ich denke so maximal 2 kW ueber 30 Minuten wäre ausreichend. Wäre. Dein pcb entsprechend modifizierbar?
Hey Hans,
nein, dafür kannst du deine 4S LiPos nicht mit meinem PCB verwenden. Mein PCB erwartet jeweils einen 1S Strang. Jeder 1S Strang kann natürlich so viele Zellen parallel haben wie du möchtest. Du könntest deine Akkus alle zerlegen, die Zellen alle mit der flachen Seite aufeinander kleben und parallel verlöten. Dann schließt du sie an das PCB an und hast deinen 4S oder auch 6S Akku!
Gruß,
Phil
Strom durch Kupferleitungen? Also mir ist nachwievor ein Rätsel wie der Strom wenn wirklich dauerhaft voll entladen wird durch die gewickelten Kupferleitungen fließen soll ohne das die 3mm querschnitt da nicht zu heiß werden. Freu mich über eine Antwort.
Hey Livada,
verstehe das Problem mit. Kupfer ist ein hervorragender Leiter. Es kommt immer darauf an, wie viel Strom man zieht.
Gruß,
Phil
Krass, reicht so ein super dünnes FuseWire eucht aus für die Plus Pole? Hätte Ich nicht erwartet. Mit so vielen Batterien wird ja pro Battery weniger Strom fliessen…
Hi Felix,
das Fuse-Wire musst du natürlich deinem Anwendungszweck anpassen. Aber je mehr Batterien du parallel schaltest, desto geringer kann auch das Fuse-Wire ausfallen (bei gleichbleibender Stromentnahme).
Der 0,2mm Draht brennt bei ca 8-9A durch.
Gruß,
Phil
Hallo,
erstmal danke für den interessanten Artikel.
Fall noch nicht bekannt: ein nützliches Tool für die Verwendung und richtige Verteilung alter Akkus ist „repackr“.
http://repackr.com/
Grüße,
Martin
Hi Phil,
Die Anleitung ist echt klasse.
bin mittlerweile bei rund 500 Zellen und der Aufbau geht gut voran.
Hast Du evtl noch von den Boards übrig oder einen Link wo die hinterlegt sind?
Grüsse
Thilo
Hey Thilo,
meld dich einfach per Kontaktformular bei mir! Hab noch ein paar herumliegen!
Gruß,
Phil
Hey Phil,
hast du noch ein bord übrig?
Jo, schreib mich einfach an!
Welche Inverter verwendet ihr um auf Netzspannung zu kommen?
Ich mache es etwas umständlicher und habe deshalb auch höhere Verluste aber es Funktioniert super! Ich habe einen 1KW (2000Wp)12/230V inverter dessen 230V Ausgang wird an einem 10Amper Brückengleichrichter gleichgerichtet und mit einer 2000uF 480V Kondensatorbank mit zwischengeschalteten Tiefpass geglättet. Danach gehen die 370V auf einen PV Wechselrichter (120V-600V Eingang) und ab ins Netz. Gepuffert wird die 12V Solaranlage mit einer 150A Li-ion DIY Powerbank ??
Das hört sich gut an! Leider traue ich mich an die hohen Spannungen noch nicht heran. Eine DIY Powerwall wäre ein tolles Projekt!
Hello there Mr. Philip, so a 18650 rechargeable battery is 3 inch in length i was wondering if there is a battery to have the same diameter as a 18650 but be 4 inches in length. just curious.
Thanks
Hi Feroz,
18650 cells are 18mm (18650) in diameter and 65mm (18650) lenght.
There are a few more cells with different sizes on the market.
Phil
Es macht keinen Sinn die Batterien auf 2,8Volt zu entladen, da hast du zwar die gesammt zur Verfügung stehenden Leistung, die wird aber nur selten genutzt! Beispiel 3S Akku an einem 12V Wechselrichter vollgeladen stehen 12,6V (4,2V×3) an. Wechselrichter schaltet bei 10,5V (3,5V ×3) ab heißt das die Restenergie von 3,5V bis 2,8V nicht benutz wird! Also sollte man bei diesen Anwendungen egal ob 24V, 48V unsw. Wo der Verbraucher selbstständig abschaltet immer die Abschaltspannung als Entladeschlussspannung nehmen. Somit muss die Kapazität von 4,2V bis 3,5V gemessen werden!
Hallo Markus,
danke für deinen Kommentaren. Bei deinem Beispiel mit einem Inverter mit fester Eingangsspannung mag das stimmen, jedoch gibt es auch andere Einsatzzwecke.
Ich verwende diesen Akku zum Beispiel als Ladeakku für meine FPV Quadcopter. Meine Ladegeräte haben alle einen sehr breiten Eingangsspannungsbereich, sodass ich die Kapazität der Lithium Ionen Zellen voll ausschöpfen kann.
Beste Grüße,
Phil
hi phil,
super toller blog! ich habe meinen pv-akku (7s55p ca100 ah) im prinzip genauso zusammengebaut, nur anstelle von fusewire habe ich kleine glassicherungen verwendet welche bei gut 1,5 ampere durchbrennen.
getestet habe ich alle zellen mit 1a laden/1a entladen/1a laden, kapazität draufschreiben, schauen ob sie warm werden und dann knapp zwei monate später auf spannunsverlust prüfen.
so weit – so gut
allerdings habe ich auch eine handvoll noname und „wiederbelebte“ tiefentladene mit verbaut und bin mir im nachhinein nicht sicher ob das so eine gute idee war.
was sagst du dazu?
Hey Martin,
bei mir waren die 0V Zellen und die nahezu tiefenentladenen Zellen meistens nicht mehr gut. Sie hatten sehr wenig Kapazität, haben sich selbst entladen oder sind sehr warm geworden. Solche Zellen habe ich generell nicht verbaut und meistens gleich entsorgt.
Ich persönlich würde solche Zellen nicht in so einem Akkupack verbauen. Klar können die Zellen noch funktionieren, aber fragt sich wie lange. Doof wäre, wenn sie die restlichen Zellen, langsam runter ziehen oder im schlimmsten Fall einen Kurzschluss verursachen und durchbrennen. Deswegen ist es wichtig, dass du Sicherungen eingebaut hast.
Wenn deine Zellen nach 2 Monaten keinen signifikanten Spannungsabfall hatten, ist es wahrscheinlich kein Problem. Dennoch würde ich dir raten, solche Zellen in Zukunft nicht zu verbauen. 😉
Ich hoffe das hilft dir etwas!
Gruß,
Phil
Hallo,
könntest du einmal eine Liste machen mit allen Bauteilen deiner PV Anlage?
MfG
Hey Marcel,
aktuell habe ich keine PV Anlage an der Batterie hängen!
Gruß,
Phil
hi Phil habe dein bord bestellt schaut ganz gut aus hätte nur eine frage müssen alle 9 pins angelötet werden wenn ja wo hast du den die kleine brücke also wo man das modul aufstekt herr hab bis jetz nicht gefunden danke
hi Phil danke aber ich meinte das bord wo mann bis zu 6 Akku paks anschlisen kann und diese ausgeglichen werden aber ohne das man eine Balancer-Kabel braucht toll das es leute giebt die über den tellerand schauen
Ah achso, ja klar! Ich habe es bereits auf Github veröffenlicht. Findest du unter meinen Projekten!
Das aktuellste PCB habe ich gerade bestellt. Ich werde mal schauen, ob es fehlerfrei ankommt, erst dann ist das Release bestätigt und ich würde euch empfehlen auch zu bestellen.
Gruß,
Phil
Phils-Li-Ion-Battery-Board hi Phil dein laderegler gefällt mir sehr gut und würde ihn auch gernne bestellen,wo hast du denn die Anleitung wie das bestellen geht? super sache was du da am laufen hast
Hey Armin,
hier die Datei und Anleitung zum bestellen.
Gruß,
Phil
Wie definiert sich ein „drainer“? Nach einem Monat mehr als 0,0xVolt, eher 0,x oder mehr Entladung?
Hey Marc,
sorry für die späte Antwort. Ein Drainer ist eine Zelle, die ihre Spannung bzw Kapazität nicht halten kann und sich selbstständig entlädt. Das kann sogar so weit gehen, dass sie andere parallel geschaltete Zellen mit entlädt. Unbedingt darauf achten, dass man solche Zellen herausfiltert.
Ich teste mittlerweile 30 Tage. Ab einem Verlust von 0.1v fliegt die Zelle raus und werden extra gesammelt. 98% der Zellen haben nach 30 Tagen nur 0.01 bis 0.05V Spannungsverlust. Die sind noch top.
Gruß,
Phil
Hallo Phil,
wie ist dein aktueller Stand? Bist du noch am Zellen suchen, testen oder schon am Packs bauen? Hast du das CSL Ladegerät getestet, dass Gerhard empfohlen hat oder bist du beim Opus geblieben?
Ich bin aktuell am Zellen sammeln und konnt hierfür ein paar Computer- und Fahrradläden(1 Akku hat alleine schon 40 Zellen) um Akkus erleichtern. Aktuell sind es um die 150 Zellen, die bald getestet werden müssen. Daher meine Frage bzgl. des Testers, da ich noch unsicher bin, ob es Opus oder der CSL werden soll.
Vielen Dank übrigens für die Inspiration durch diesen Beitrag und generell deinen Blog!!!
Viele Grüße,
Andreas
Hey Andreas,
sorry für die späte Antwort. Ich verwende nach wie vor Opus Geräte. Sehr zuverlässig und habe bisher schon 500 Zellen getestet (12% sind bisher in den Müll gewandert weil kaputt oder zu wenig Kapazität). Ich werde im Winter denke ich anfangen den XXL Akku zu bauen. Da ich derzeit LiPos als Feldbatterien habe, ist das Projekt also nicht dringend und ich kann in Ruhe testen.
Gruß,
Phil
Hallo Zusammen,
tolles Projekt! Ich würde jedoch nie gebrauchte Zellen nehmen.
Die Zeit für‘s selektieren kostet mehr als eine frische Zelle.
Auch LiIon‘s halten ja nicht ewig und ein gebrauchter Laptopakku hat sicher schon 500 Zyklen hinter sich. Ich verwende für meine Powerbox am Flugfeld Panasonic NCR18650PF, die gibt es ab 2,25€ bei http://www.nkon.nl
Sie kann zwar nur 10A abgeben, aber bei 4S21P sind das ja auch über 200A.
Der Akku besteht aus 3 Packs á 4S7P und die treiben in Reihe geschaltet mein DIY-E-Bike an.
LG, Andi
Hey Andi,
ja, es ist in der Tat sehr zeitaufwendig. Für kleine Packs verwende ich auch Zellen von nknon.nl
Gruß,
Phil
Hallo Phil. Ich liebe dein Projekt. Bitte gib doch mehr infos raus bezüglich deinen Verwendeten Materialien.
Eine Liste mit den Sachen die du verwendet hast wäre super Hilfreich. Auch wäre es nett von dir, wenn du die Berechnungstools die du im Ecxel erstellt hast zugänglich machen würdest.
Mach weiter so.
Gruß
Philipp
Hey Philipp,
ich habe die Excel-Datei nun als Download hinzugefügt. Da mein Akku noch nicht fertig ist, werde ich eine Liste der verbauten Teile erst dann posten, wenn er fertig ist!
Gruß,
Phil
Hallo Phil,
magst Du Deine Exceltabelle mit uns teilen?
Dann könnte ich direkt loslegen.
Viele Grüße
Mark
Hey Mark,
die Excel Tabelle habe ich nun zum Download bereit gestellt. Du findest sie im Beitrag verlinkt!
Gruß,
Phil
Beitrag aktualisiert! 😉
Hey Frag mal bei einem Handy Laptop Verkäufer nach Akkus die Defekt sind.
Ich habe mir 94 kg Akkus Kostenlos von Tükischen und Afrikanischen An und Verkauf Läden geholt.
Deutsche Händler wollten immer noch was haben oder waren sehr unfreundlich.
Hey booster,
Danke! =) 94kg wäre ja ein Traum ^^
Was baust du, eine Powerwall?
Gruß,
Phil
Salü Phil,
Ich habe vor einer Weile angefangen gebrauchte und Teils defekte Laptopakkupacks zu sammeln und konnte vor ~2 Monaten mein eigenes Akkupack fürs Feld bauen.
Die Kenndaten des Akkus sind:
Konfiguration der 144 Zellen: 3S48P
Nennspannung: 11.1V (3S)
Ladeschlussspannung pro Zelle: 4.2V
Entladeschlussspannung pro Zelle: 3V
Geschätzte Kapazität: 100Ah
(vor 2 Tagen) gemessene Kapazität: 106.2Ah
Errechnete gespeicherte Energie: ~1.18kWh
Maximale Entladerate (nach konsultierung sämtlicher Datenblätter der Zellen): 1,5C (150A)
Gewicht: geschätzt zwischen 7-8kg (besitze leider keine grosse Waage xD)
Der Grund weshalb ich einen 3S Akku gebaut habe und nicht einen 6S wie du es vor hast ist ganz simpel: Zuhause wird der Akku mittels eines kleinen Solarpanels geladen welches eine niedrigere Spannung (13.6Vmp) und auch Leistung hat (40Wmp), und geregelt + überwacht wird es durch ein Eigenbau Lader (noch im Bau^^). Und weil die meisten Ladegeräte welche auch andere Leute besitzen meist einen Spannungsbereich von 10-18V besitzen.
Im nachhinein muss ich aber sagen das ich lieber mehrere kleinere Akkupacks gebaut hätte da ich kein Auto habe und daher immer alles per ÖV transportieren muss ^^
Ein paar Anmerkungen am Rande:
Einige der verbauten Zellen sind HV (wenn ich mich richtig erinnere von Samsung SDI), welche daher (noch) weniger Kapazität besitzen.
Die meisten verbauten Zellen haben eine Entladeschlussspannung von 2.5V, einzelne sogar 2V. Leider aber hat es auch einige mit 3V. Daher muss das ganze auf 3V begrenzt werden.
Als ich die Kapazität gemessen hatte, habe ich den Akku auf 3.2V/Zelle entladen, daher nicht bis ans Limit. Wahrscheinlich hat der Akku noch 4-5Ah mehr Kapazität.
Wichtig für alle Leute welche etwas ähnliches machen wollen: Liest sämtliche Datenblätter der Hersteller, diese könnt ihr einfach per Google oder aber auch (vielleicht nicht mehr ganz up-to-date) über diese Liste finden: https://drive.google.com/file/d/0B9KXttJ6nbz6VWUtcUtvZEY3dWc/view
Falls sich jemand fragt wie 1.1kWh gespeicherte Elektrische Energie aussieht: https://cerny.li/1kWh_3S48P.jpg (ich muss mal noch ein Gehäuse bauen ^^)
Cheers!
Bunkerotter
Hey Bunkerotter,
vielen Dank für deinen ausführlichen Kommentar und die Fotos.
Ich werde auch um die Zellen zu schonen, die Minimalspannung auf 3 Volt begrenzen.
Wie hast du deine Zellen zusammengelötet? Hast du auch Fusewires verwendet?
Gruß,
Phil
Salü Phil,
Ich habe die Zellen fest zusammengelötet, ohne fusewire. Die Grund dafür ist ganz einfach: eine solche Schmelzsicherung funktioniert nur bei Kurzschlüssen (gab da mal einen Typen auf YT der das ausführlich getestet hat). Wenn eine einzelne Zelle stirbt und intern einen Schluss bekommt hat dieser zum einen nen Widerstand und zum anderen geht das kontinuierlich und langsam. Daher nützt eine „Schmelzsicherung“ in dem Sinne nicht viel, im Gegenteil, der Draht kann sich unter Umständen aufheizen und die Isolation und/oder die Zelle selbst schädigen. Abgesehen davon würden die bei meiner Verwendung mit hoher Wahrscheinlichkeit reissen (der Akku kommt in einem Koffer mit in dem auch noch andere Dinge drauf liegen).
Daher beobachte ich einfach die Zellenspannung, besonders wenn sie geladen und gebalanced sind. Wenn eine Zelle einen Schluss hat würde sich das durch sinkende Spannung mit der Zeit bemerkbar machen. Und falls das Ding hochgeht: Upsi-Daisy. Aber nach allen Tests von Universitäten, der NASA, lesen von Datenblättern, sehen von verschiedenen Referaten von Chemikern etc. pp. kam ich zum Schluss das Lithiumzellen nicht einfach so in die Luft gehen. Entweder wurden sie unterladen/verpolt durch tiefentladung, überladung, überbelastung, hohen Temperaturen ausgesetzt, mechanisch beschädigt oder sonstiges. Bei normalem Gebrauch und Beachtung der maximalen/minimalen Spannungen und Ströme sind sie sehr sicher. zumindest solange man keine noname backyard china Zellen verwendet.
Bezüglich der Zellenschlussspannung, wie oben schon geschrieben: Schau in allen Datenblättern nach.
Ich habe übrigens mein Akkupack umgelötet, da ich das Teil in einen kleinen „Pilotenrollkoffer“ packe und es von den Massen nicht gut gepasst hat. Und weil ich schon dabei war hab ich das Pack auch auf 6S24P gelötet weil Step-Down ein wenig effizienter ist als Step-Up 😉
Cheers!
– Bunkerotter
Hey Bunkenrotter,
also ich das Projekt in den Sozialen Medien (Facebook) vorgestellt habe, gab es einen richtigen Shitstorm wegen den Zellen. Viele haben schon mein Haus brennen sehen und wollten mich vor den gefährlichen Li-Ion Zellen warnen. Das waren aber allesamt „Damfper“ die von explodierenden Zellen berichteten. Wenn man natürlich so viel Leistung abruft und die Zellen weit über der Spezifikation entlädt ist das meiner Meinung nach nicht verwunderlich. Ich denke auch, dass gerade die 1860er Zellen eine der sichersten Methoden sind soviel Energie auf kleinstem Raum zu speichern wie wir es tun. Wenn man, wie du schon sagtest, auf die Spannungen acht gibt kann da nicht viel passieren.
Datenblätter habe ich von den bekannten Zellen schon alle durch, doch leider habe ich auch viele unbekannte Zellen wo lediglich die Batch vermerkt ist. Da wird es schwierig herauszufinden um welche Zellen es sich wirklich handelt.
Gruß,
Phil
Bin selbst Dampfer 😛
Aber ich verwende Hochstrom Zellen, meist mit Lithium-Mangandioxid als Akkuchemie, die können ordentlich Leistung raushauen, z.B die Samsung INR18650-30Q, 3Ah mit 15A dauerentladestrom, oder die LG Chem INR18650HG2, 3Ah mit 20A dauerentladestrom. Oder die Monster in der Rubrik: Sanyo (Sony) US18650VT4, 2,1Ah mit _30A_ dauerentladestrom, das sind über 110W die eine 18650er Zelle leisten kann ^^
Aber die Zellen welche wir (und die meisten anderen welche solche Akkupacks bauen) verwenden kommen (meist) aus Laptopakkus, dort wird meist Lithium-Cobaltoxid als Akkuchemie verwendet, dort liegt der Typische Entladestrom meist bei etwa 2C. Dafür können die ein wenig mehr Energie speichern (panasonic NCR18650B mit 3,4Ah, gibt aber nen neuen Spitzenreiter, finde die Zelle nur nicht mehr, die hat auf jedenfall 3,6Ah). Dafür ist das verwendete Elektrolyt ziemlich anfällig auf Temperaturschwankungen, hohe Temperaturen und fackelt bei misshandlung verdammt schnell ab. LiMg Zellen halten sogar ohne probleme Kurzschlüsse für mehrere Sekunden aus (gab da mal ein super Testvideo wo das jemand demonstriert hat und LiMg Zellen komplett kurzgeschlossen hat bis die Zellen 0V hatten. Sie wurden verdammt heiss ja, aber es kam nicht zum Venting^^)
Bezüglich den Datenblättern, ich hab dir in meinem ersten Post einen google drive link geschickt, das ist eine öffentliche liste mit so gut wie jeder 18650er Zelle welche in grösseren Zahlen im Umlauf sind (zumindest die Orginalen, nicht die welche irgendwelche marken rebranden und mit neuem Schrumpfschlauch versehen). Wahrscheinlich wirst du dort fündig (hat für jede Zelle auch entsprechende Bilder) Vielleicht hilft dir das weiter 😉
Cheers!
– Bunkerotter
Hey Phil
Ich bin momentan auch dran ein Akkupack zu bauen, wenn auch etwas kleiner. Womit hast du deine Fusewires gemacht? Da ich das Pack vor allem drinnen verwenden möchte, ist mir ein gewisses Mass an Sicherheit doch noch wichtig.
Gruss
Roman
Hey Roman,
als Fusewire verwende ich einen dünnen Draht, welcher ab einer bestimmten Stromstärke einfach durchbrennt. Kauf dir blanken dünnen Kupferdraht in verschiedenen Stärken (<1mm) und teste, wieviel Amper der Draht aushält.
Wenn dann einen Zelle meint zu viel Strom zu zuiehen, wird sie einfach vom den anderen Zellen getrennt sobald das Fusewire durchbrennt.
Gruß,
Phil
Hey Phil
Ich habe meine Frage etwas unpräzise gestellt. Das Prinzip vom Fusewire ist mir klar. Ich hätte eigentlich wissen wollen was für einen Draht du verwendest, damit ich eben nicht selber testen muss 😉
Hey Roman,
folgenden Draht habe ich verwendet. ebay. der 0,2mm Draht brennt bei ca 8-9A durch. Ist leider immer etwas anders. Es kommt auch auf die Länge an, aber noch dünner wollte ich nicht gehen, da es sonst zu filigran.
Gruß,
Phil
Hay Philip… geiles Projekt. Da ich mir auch kein großes Feldakku leisten kann und es satt habe meine 5000 4S immer am Sonntag Vormittag voll zu ballern, möchte ich dies auch gerne in Angriff nehmen. Ein Paar hab ich auch schon gesammelt. Nun mache ich es bei mir so, das ich die Akkus aus dem Case entferne und über ein XT60 Stecker und Balancer erst mal über die 3S Ladeoption mit meinem Robb Lader über die Lipofunktion mit 1A lade. Kapazität sind ja ca 4,8 A pro Zelleneinheit. Die Akkus sind bei CA 3,1V Zellspannung bei mir angekommen.Danach entferne ich die Lötfahnen und der nächste Akku ist dran. Ich hab nach dem Googeln noch eine Berechnung gefunden um den RI der Zellen zu messen, Da ich mir diesen Lader nicht kaufen wollte.
Wie willst du die Verbindung der Zellen machen. Löten oder ein selbst gebautes Punktschweißgerät dafür nutzen?
Gruß Rene
Hey Rene,
ich habe mir ein extra Messgerät für den Innenwiderstand gekauft, musste aber feststellen, dass es keine großartigen verwertbaren Ergebnisse liefert. Selbst die schlechten Zellen (Heater, oder die die sich selber entladen) haben nahezu den selben Innenwiderstand wie gute Zellen.
Ich sortieren nun nur noch nach Kapazität und alles was sich selber entlädt oder heiß wird, fliegt raus. 😉
Für den Zusammenbau verwenden ich spezielle ABS Halter für 18650er Zellen. Diese kann man beliebig erweitern. Über eine verdrillte Kupferleitung verbinde ich alle Zellen miteinander. Jede einzelne Zelle bekommt ein „Fusewire“ (Sicherung).
Da sich alle Zellen der ersten Akku-Aktion gerade im Langzeittest (Selbstentladung) befinden, werde ich die kommenden Tage diesen Artikel erweitern. 🙂
Gruß,
Phil
Und wie sieht es aus Gerhard?
Hab das Gerät auch schon im Auge und bin am überlegen es anzuschaffen.
Gut ein paar Zellen haben ich ebenfalls zusammen.
Phil,
It looks great so far!
What kind of BMS are you using with your Victron equipment?
Good luck with the rest of your build.
/O
Hey /0,
i am not quite shure which BMS i would use (maybe this). Maybe i wont use a BMS at all, because the powerpack behaves like a big LiPo.
For low voltage warning, i would go with this little device. This will warn me if the cells voltage will get low or if they differ to much to the other cells.
If i want to charge the pack with a solar panel, i will buy a good charger controller where i can set the parameters i need.
Greets,
Phil
Hey Phil,
I just read your comment about the ISDT BC-8S. I also have that thing. It works, BUT there is a BIG problem with it: If one cell rapidly discharges, under the set Alarm Voltage, the beeper will not warn you. It’s a great device to manually check the voltage, but for an alarm you should consider to use one of these 1$ Lipo Alarms that are around for ages. They aren’t that accurate, but you safely warn you.
Cheers!
Bunkerotter
Als Ladegerät könntest du auch das hier nehmen: https://www.amazon.de/gp/product/B01M7TNKZL
Das Gerät hat ja nahezu identische Features. 🙂 Das Gerät kann ja sogar den Innenwiderstand messen.
Mich interessiert vorallem die Testfunktion in Zusammenhang mit dem Current Meter.
Beim Opus wird der Akku egal in welchem Zustand er ist, erstmal voll geladen und danach entladen. Während des Entladevorgangs wird die Kapazität gemessen, die der Akku abgibt. Ist das bei diesem Lader auch der Fall? 🙂
Gruß,
Phil
Gute Frage. 🙂 Ich werd dir mal die Beschreibung abfotografieren.
Danke