Laadkarakteristiek NiMH en Li-Ion batterijen

[marcop23]

Ik wil in een toekomstig projectje een keer een Li-Ion batterij gaan gebruiken, zowel laden als ontladen, en daarvoor wilde ik nu alvast 'oefenen', en heb dus twee ~3 jaar niet gebruikte NiHM batterijen uit de la gepakt en proberen op te laden, ook omdat je NiHM iets meer kan mishandelen voordat er iets ontploft. Maar nu heb ik wat vraagjes

Een NiMH kan veilig opgeladen worden met een constante stroom van 1/10C, heb ik gelezen op internet. Een Li-Ion niet, maar dat komt later. Ik heb dus een LM317 gepakt, met een serieweerstand van 4.7 Ohm, en zo een stroombron van ~266 mA gemaakt. Het zijn 2300 mAh batterijen, dus dat moet volgens mij wel kunnen.

Nu staat er tijdens het laden over twee batterijen in serie een spanning van 4,1V. Als ik de lader stop, dropt de spanning direct naar 2,6V. Nu is mijn vraag: Is het normaal dat de spanning tijdens het laden zo hoog wordt? Gebeurt dit ook bij Li-Ion cellen? Moet je, als je een laadregelaartje maakt voor Li-Ion cellen, dan ook met bijvoorbeeld een MOSFET de lader loskoppelen, dan de spanning over de cel meten en vervolgens de lader weer aankoppelen met een goede stroom? Of kan je de spanning tijdens het laden meten? Is die 4.2Vmax bij een Li-Ion dan ook tijdens het laden of losgekoppeld?

De cellen worden trouwens niet met-de-vinger-merkbaar warmer dan niet-ladende cellen.

Alvast bedankt!

[Infant]

Mij NiMH wordt meestal op een andere manier opgeladen. Als je daar teveel stroom in stopt, verbrand ie dat simpelweg in de vorm van hitte.

Zo'n fast-charger baseert meestal op de temperatuur toename of een cel vol is, die kun je foppen om door te gaan door een cel met draadjes te verbinden in plaats van hem in de klemmen te steken.

Als er 2V per cel door de lader op je cel losgelaten wordt, is dat wellicht een teken dat ze niet zo goed meer zijn. In principe zijn ze bij 1.5V toch wel vol.

Voor een li-ion kun je prima de spanning tijdens het laden meten, sterker nog... die moet je meten tijdens het laden. Het is namelijk belangrijk dat hij tijdens het laden niet over de 4.2V heen gaat.

Ik heb hier bij het hoofdstukje laden, een plotje van het opladen van een li-ion in een notebook gemaakt. Zo moet het laden in principe verlopen.

[marcop23]

De 'lader' is, zoals in de TS vermeld, gewoon een simpele LM317 met een weerstandje als 266 mA stroombron Ik hoef ook geen snelle lader, en als ik energie verspil door hem zover te laden dat alle stroom in warmte wordt omgezet, maakt me dat niet zoveel uit bij deze test.

Ik heb nu een cel, die begint bij 2.5V als ik hem aan de stroombron hang, maar langzaam daalt de spanning bij het opladen naar 2V, en nu begint de spanning over die cel weer te stijgen. De cellen worden dus niet voelbaar warm, maar ik wilde eigenlijk weten of het normaal is als je met een stroombron van 266 mA op 2300 mAh cellen een spanning van > 2V krijgt. Als de cellen niet goed meer zijn verbaasd me dat ook niets, aangezien ze zo'n drie jaar niets lagen te doen.

Interessante tweakblog trouwens, die volg ik al een poosje, net als die van mux (al volg ik die nog veel langer)

[Infant]

marcop23 schreef op zondag 13 januari 2013 @ 19:51:
De 'lader' is, zoals in de TS vermeld, gewoon een simpele LM317 met een weerstandje als 266 mA stroombron Ik hoef ook geen snelle lader, en als ik energie verspil door hem zover te laden dat alle stroom in warmte wordt omgezet, maakt me dat niet zoveel uit bij deze test.

Prima, dat kan.

Ik heb nu een cel, die begint bij 2.5V als ik hem aan de stroombron hang

In neem aan dat dat die 2 NiMH's in series zijn?

Als ze vol zijn, en je hebt er een constante stroombron aan hangen, gaan ze vanzelf over de 2 Volt heen ja. Wat gebeurt er als je ze helemaal leeg laat lopen, en dan aan je LM317 constructie hangt?

[marcop23]

In neem aan dat dat die 2 NiMH's in series zijn?

Nee, dat was een enkele cel. Ik had een enkele cel, die in mijn ladertje begon te laden met 2.5v, en dan langzaam naar de 2v ging qua laadspanning op mijn ladertje, al zie ik nu dat dat ook door de thermal beveiliging op de lm317 kan komen, want als ik er tegenaan blies ging de spanning weer wat omhoog. Ook werden wat kabeltjes veel te soepel door de hitte. Ik heb maar kleine heatsinkjes voor die packages, dus ik moet maar eens een fan ertegenaan richten of een 12v in plaats van 30v voeding zoeken...

Ik zal, als ik er tijd voor heb (vanavond niet meer), ook maar eens kijken met een weerstandje ofzo hoeveel energie er nu daadwerkelijk in zit. Hij geeft onbelast in ieder geval ~1.25v.

Maar is het normaal dat de spanning bij NiMH cellen bij het laden veel hoger is dan zonder lader?

Ik moet overigens zeggen dat mijn ladertje op dit moment een mooie ~2.8v geeft bij het laden van twee batterijen in serie, wat al veel meer lijkt op dat wat volgens mij de bedoeling is. Na een hele poos druppelladen morgen ga ik denk ik maar eens testen hoeveel energie er nou in zat, met een weerstandje en een arduino ofzo.

[ Voor 18% gewijzigd door marcop23 op 13-01-2013 21:05 ]

[memphis]

Bij iedere accu heb je de factor interne weerstand waar spanning over valt. Zo zal dus de klemspanning onder een laadstoom hoger zijn dan wanneer je de lader ontkoppelt.
Bij nimh is een 1/10e laadstroom niet schadelijk als je hem door laat laden, bij grotere stromen wel. Simpele snelladers hebben een afslag op temperatuur, goede snelladers op basis van een delta peak. Bij delta peak zal bij een volle accu de klemspanning weer iets dalen, die detecte doet de lader afslaan.

Voor LiPo/Li-Ion moet je een zg. CC/CV lader hebben (constant current/constant voltage). Dit zijn 2 dingen die niet samen op gaan maar de een wel de ander overneemt. Beschouw het als een labvoeding met spanning en stroomregeling, Als de belasting meer wilt zal de stroom het begrenzen en de spanning automatisch dalen. Bij een dergelijke lader ook: Eerst zal er met een maximale stroom geladen worden en naar mate de stroom door het voller laden minder wordt zal de spanning zich stabiliseren op de 4.2v
Meerdere cellen in serie moeten gebalanceerd geladen worden, een balancer is een apparaatje die per cel een soort van spanningsregelaar heeft en er voor zogt dat de totaalspanning door ongelijke cellen niet onevenredig verdeeld worden.
Ik zou bv eens bij Sparkfun kijken waar ze simpele modules hebben voor 1 cel lithium laders, dit soort IC's zijn ook los te vinden.

Je kunt ook eens kijken of dit iets voor je is....
http://www.hobbyking.com/...harger_w_accessories.html

http://www.hobbyking.com/...r_1_6_Cells_GENUINE_.html (met voeding)

Dit zijn simpele alleskunners met automatische afslag

[marcop23]

Eigenlijk was ik in een toekomstig projectje van plan om een Li-Ion (één cel) lader te maken met een adjustable spanningsregelaar, een shunt en een microcontroller. Dan de microcontroller (een attiny85 waarschijnlijk) zo programmeren dat hij de spanning steeds verhoogt tijdens het laden zodat de stroom constant blijft, tot de spanning aan een maximum komt, waarna de stroom afneemt tot hij vol zit.

Dit is vooral om het te leren. Ik ben me er wel van bewust dat een bug in dat soort software tot een grote boem kan leiden, maar dat kan met een verkeerd aangesloten regel ic ook. Vandaar dat ik eerst wilde spelen met goedkopere en iets 'failproofere' NiMH batterijen, al hebben die compleet andere manieren van opladen.

Maar als de NiMH cellen een hele volt hoger bereiken tijdens het laden met 266 mA dan zonder laden, dan zijn ze dus gewoon zo versleten dat de interne weerstand naar 3,85 Ohm (toch?) is gegaan?

[Infant]

marcop23 schreef op maandag 14 januari 2013 @ 17:17:
Maar als de NiMH cellen een hele volt hoger bereiken tijdens het laden met 266 mA dan zonder laden, dan zijn ze dus gewoon zo versleten dat de interne weerstand naar 3,85 Ohm (toch?) is gegaan?

Ja, hoewel ik op 3.76 Ohm kom.

Je kunt meten of hij nog veel stroom kan leveren, 1A moet ie makkelijk kunnen zonder al te veel spanning te verliezen. Als dat niet het geval is, is hij stuk/oud/brak/chinees. (doorhalen wat niet van toepassing is)

[memphis]

Bij 266mA 2 volt per cel is wel veel ja. 1.3v per cel na het loskoppeen kan maar is naar mijn idee laag.

Ik laad alleen snel dus ken er niet veel over zeggen maar bij 2A laadstroom kom ik op +/- 1.8v per cel en eenmaal geladen 1.5 tot 1.6v per cel. Volgens mijn lader die ook de interne weerstand meet komen mijn cellen uit op een 80 mOhm per cel.

Ik zou idd zeggen dat je batterijen niet meer in topconditie zijn.

[marcop23]

Mijn batterijen waren gewoon ruk, ben ik achter gekomen. Ik heb laatst een pakje nieuwe NiMH batterijen bij de HEMA gehaald (4 voor €15,50...) en daar stijgt de spanning niet / nauwelijks tijdens het opladen. Ook kwam ik er tijdens mijn ontlaadtestje achter dat de spanning met de batterij achter een 4.7 Ohm weerstandje direct naar < 1V inzakte. De nieuwen doen dat niet, die leveren de stroom gemakkelijk, en tijdens het laden is ook niet te zien dat de spanning over de batterij erg stijgt.