XXL Powerhouse – DIY Feldakku aus 18650 Zellen

XXL Powerhouse – DIY Feldakku aus 18650 Zellen
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Liebe Leser. Für mein nächstes Projekt brauche ich eure Hilfe.
Ich möchte eine riesigen Feldakku bauen, welcher per Photovoltaik aufgeladen wird. Zusätzlich werden Inverter für 5V, 12V, 24V und 220V verbaut.  Als Energiespeicher habe ich mich für 18650 Lithium-Ionen Zellen entschieden.
Mein Ziel ist es einen Akku zu bauen, der über 1KWh speichern kann. Ich habe mich dazu entscheiden einen 6S20P Akku mit 22.2V 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.

Ich brauche deine Unterstützung

Sei ein Teil dieses Projekts! =) Da ich für dieses Projekt sehr große Mengen 18650er Zellen benötige, brauche ich eure Unterstützung. Solltest du alte oder defekte Akkus mit der Aufschrift „Li-Ion“ (Powerbanks, E-Bike Akkus, Laptop-Akkus oder auch Akkuschraubern) rumliegen haben, würde ich mich sehr freuen, wenn du mir diese zuschicken könntest. Egal ob es ein Akku oder größere Mengen hast, ich freue mich über jeden Akku, der hier ankommt. Falls du die Versandkosten nicht selber tragen kannst/möchtest, übernehme ich diese natürlich. Kontaktiere mich einfach per Kontaktformular, Facebook. Ansonsten findest du meine Adresse hier. VIELEN DANK!

 

 

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Ich benötige ungefähr 120-150 gute Zellen. Falls eine oder mehrere Zellen aus einem der 6 Packs kaputt gehen sollte, werde ich auch ein Plug and Play Ersatzpack bauen, welches einfach ausgetauscht werden kann.

 

Testverfahren

Zum testen der Batterien habe ich mir eine Tabelle angelegt, in der ich die wichtigsten Daten sammle.

Das Testverfahren in wenigen Schritten erklärt:

  1. Akku öffnen und Zellen freilegen (geschweißte Bleche entfernen, Klebereste entfernen)
  2. Spannung messen und in Liste eintragen. Je nachdem wie hoch die Spannung ist, wird vorselektiert
  3. 0V 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.
  4. tote Zellen (0V) werden entsorgt, wenn sie nicht wiederbelebt werden können
  5. Zellen voll laden 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.
  6. Vollautomatischer Kapazitättest mit Opus BT-C3100 Ladegerät. Volle Zelle einlegen und „Discharge Test“ auswählen. Die Zellen werden nun ggfs bis 4.2V voll geladen und danach bis ca 2.8V entladen. Die entnommene Energie wird gemessen und angezeigt. Nach dem Entladevorgang werden die Zellen voll automatisch auf 4.2v geladen und sind bereit für den nächsten Test.
  7. Nun notiere ich mir die Spannung der vollen Zelle. Da das Opus Ladegerät Zellen nicht immer genau auf 4.2V lädt, messe ich alle Zellen durch und schreibe die Spannung in meine Excel Tabelle
  8. Spannungsverlust messen. Nach mindestens 21 Tagen Lagerung auf 4.2V (Zelle ist also voll geladen) messe ich die Spannung erneut. Sollte der Spannungsabfall zu hoch sein, 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.
  9. Internal Resistance messen. Mit folgende Messgerät habe ich den Innenwiderstand gemessen.
  10. Zellen ggfs voll laden und nach Kapazität sortieren.

 

Statistik zu bisher getesteten Akkus: aktuell im Spannungsabfall Test

Derzeit habe ich ca 180 Zellen auf Kapazität getestet. Von allen 195 Zellen, die ich hier liegen habe sind ca 6,7% Ausschuss. Nachdem der Spannungsabfalltest bei allen Zellen durchgeführt wurde, kommt die Stunde der Wahrheit und ich ich habe eine genaue Anzahl an „guten“ Zellen.

 

Fortsetzung folgt

 


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11 Antworten

  1. 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

    • Phil Phil sagt:

      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

  2. Rene Piesker sagt:

    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

    • Phil Phil sagt:

      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

  3. Rolf sagt:

    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.

  4. Olberg sagt:

    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

    • Phil Phil sagt:

      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

  5. Gerhard sagt:

    Als Ladegerät könntest du auch das hier nehmen: https://www.amazon.de/gp/product/B01M7TNKZL

    • Phil Phil sagt:

      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

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