Hoe een lithium ion batterij opnieuw op te bouwen/repareren?

[cj1]

Mijn langeafstandsfietsbatterij, een 13s9p 48V lithium ion pack met Samsung INR18650-35E (3,62V 3450mAh 3C) cellen is zo'n 4-5 jaar jong en gemiddeld 1x per maand gebruikt met een 250W trapondersteuning, dus zo'n 5-6A belasting. Het pack is afgezekerd op 30A. Meestal is het pack niet hoger dan 4V per cel geladen. Zodoende heeft de balancer van het BMS niet vaak zijn werk kunnen doen. Een gesoldeerde draad is losgeraakt en heeft gedurende 2-3 seconde kortsluiting gemaakt bij één cel. Die beschadigde cel moet er sowieso uit. Idee is om van de reparatie-gelegenheid gebruik te maken om het pack helemaal opnieuw op te bouwen met enkel de goede cellen. Het BMS lijkt ok: laden en ontladen lukt.
...
In het BatteReMan-project, is een opzet gemaakt hoe je een lithium ion pack zou kunnen repareren. Met 89% herbruikbare cellen daar, loont het vermoedelijk om mijn lithium-pack niet bij het afval te kieperen. Helaas is het projectverslag weinig gedetailleerd.
...
Mijn idee is om:

• Eerst alle groepen te splitsen.
• Per groep de gepuntlaste nikkel stroken van de cellen te trekken.
• Alle beschadigde cellen af te voeren.
• Alle cellen die geen stabiele spanning tonen af te voeren.
• Het restant te ontladen tot 2,5 volt en standaard te laden tot 4,2 volt met 1700 mA en een "cutoff" van 68 mA (conform gegevensblad).
• Cellen die loeiheet worden tijdens laden afvoeren.
• 15 minuten rusten.
• AC-IR en spanning te meten bij ongeveer 23ºC cel en omgevingstemperatuur. (nieuwe cellen moeten een AC-IR <= 35 mOhm hebben.
• 30 dagen rusten.
• Spanning meten, indien > 0,05 V gedaald = afvoeren.

Vraag 1:
De ene bron vindt een 18650 AC-IR > 150 mOhm afvalbakwaardig.
Mijn YR1035+ handleiding schrijft dat voor een 18650 lithium cel een AC-IR > 100 mOhm troepa is.

Welke (AC-IR) weerstandswaarde is bij deze Samsung INR18650-35E cel en testcondities te hoog voor hergebruik en waarom?

2 x norm, 3 x norm, 4 x norm?

Vervolgens ben ik van plan om een ontlaadtest te doen om de capaciteit te bepalen en de cellen in bakjes van 100 mAh te sorteren. De top 3 capaciteitsbakken wil ik hergebruiken en de lagere capaciteiten gaan ook naar de wecycle-bak.

Vraag 2:

Met welke sorteervolgorde puntlas je vervolgens de cellen weer tot een pack?

• Maak je eerst groepen (9p) met cellen met zo veel mogelijk dezelfde capaciteit?
• Of kies je eerst groepen met cellen met zo veel mogelijk dezelfde AC-IR waarde?

Vraag 3:

Zijn er nog belangrijke zaken die ik over het hoofd gezien heb?

(Mijn tijd ga ik niet tellen, duurzaamheid is belangrijker)

[ Voor 4% gewijzigd door cj1 op 28-11-2023 00:48 ]

[xah5kiDe]

Foto's!
Hoe is die cel stukgegaan? Hoe heb je dat vastgesteld? Bij kortsluiting is er veel hitte ontstaat en zou ik het hele pack niet meer vertrouwen. Is een enkele cel gewoon slecht, dan zou ik alleen die ene proberen los te halen en te vervangen door een nieuwe. Die zal dan meer capaciteit hebben dan de anderen, maar dat is geen probleem. Met 9p is het echter lastig vast te stellen welke slecht is. Ik zou een ontlaad test doen en kijken welke van de 13 groepen als eerste uitvalt door de bms (of fiets) die stopt. Die groep van 9 dan loshalen om cellen individueel te testen.
Je maakt je druk over de interne weerstand maar is dat wel een probleem? Met 9p kunnen de cellen prima 8x9 of 72A leveren. Je fiets zal minder dan 250W/48V of 5.2A vragen. Per cel is dat maar 0.6A. IR lijkt mij dan geen enkel punt. In de praktijk zijn overigens de nikkel strips meestal de beperking (of de dunne aansluitdraad) en niet de cellen.

[Yor]

Zo een samsung batterij koop je nieuw voor 4 euro, geen idee hoeveel erin zitten, maar als je toch gaat klooien, koop gewoon nieuwe?

[xah5kiDe]

Het is best een fors pack, 13x9 dus 117 cellen. Klinkt als een balansdraadje wat is losgeraakt en dan een groep van 9p kortsluit. Dan gebeurt er echter niet meer dan dat het draadje verbrand. Het pack werkt ook niet meer want spanning van een groep wordt niet meer gemeten. Als dat het is, gewoon 9p groep even handmatig op spanning brengen en draadje vervangen. Een serieuze kortsluiting bij zo'n pack zou tot brand hebben geleid en dan praat je echt niet meer over reparatie.

[Puch-Maxi]

@Yor
Als ik het goed heb zijn dat er 13x9=117 cellen voor een 13s9p 48V lithium ion pack.

[hcQd]

Werkt het bms nog wel, vaak schakelen ze permanent uit zodra er ergens de spanning af gaat.

[cj1]

xah5kiDe schreef op dinsdag 28 november 2023 @ 00:39:
Het is best een fors pack, 13x9 dus 117 cellen. Klinkt als een balansdraadje wat is losgeraakt en dan een groep van 9p kortsluit. Dan gebeurt er echter niet meer dan dat het draadje verbrand. Het pack werkt ook niet meer want spanning van een groep wordt niet meer gemeten. Als dat het is, gewoon 9p groep even handmatig op spanning brengen en draadje vervangen. Een serieuze kortsluiting bij zo'n pack zou tot brand hebben geleid en dan praat je echt niet meer over reparatie.

Voor de foto liefhebbers, een stukje nikkelstrip en een deel van een cel is weggebrand:

[xah5kiDe]

Zelfbouw? Zo ziet het eruit. Zou dit niet in mijn huis/schuur willen hebben gezien het brand risico. Of heb je zelf iets doms gedaan bij het openen

[cj1]

xah5kiDe schreef op dinsdag 28 november 2023 @ 01:19:
Zelfbouw? Zo ziet het eruit. Zou dit niet in mijn huis/schuur willen hebben gezien het brand risico. Of heb je zelf iets doms gedaan bij het openen

Het is geen zelfbouw. Ik heb te onvoorzichtig geweest tijdens het openen: het draadje met de losgeraakte soldeerverbinding is per ongeluk 2 a 3 seconden tegen de nikkel strip gekomen. Klein vlammetje dat snel vanzelf doofde na het stoppen van de kortsluiting.

[SoFTSTuFF]

Ik word niet helemaal gelukkig van de soldeerverbinding bij die linker blauwe ader.
Mag wel wat beter doorgesoldeerd worden.

[xah5kiDe]

Inderdaad, linker zit niet echt goed gesoldeerd en de rechter is bovenop een cel gesoldeerd. Dat wil je nu juist niet want dat verhit je de cel ook en die kan daardoor kapot gaat (de hele reden dat er gepuntlast wordt). En er is dus al een draad vanzelf losgegaan. Vandaar dat ik dacht aan zelfbouw. Zeer matige kwaliteit batterij en dit is precies de oorzaak dat batterijen soms spontaan in brand vliegen. De nikkel strips hadden ook afgeschermd kunnen zijn zodat er niet zomaar iets op kan vallen (krimp plastic zie je vaak gebruikt).
Ik zou de aandachtpunten aanpakken en de twee zwart geworden cellen vervangen uit voorzorg. Kost een tientje aan cellen en dan ben je weer klaar. Maar laat de rest gewoon zitten, want het puntlassen ziet er wel goed uit. Ga je dat zelf doen zonder ervaring, dan denk ik dat het niet beter gaat worden. Plus er is geen enkele reden aan te nemen dat er wat mis zou zijn met die andere cellen. Zijn allemaal een paar oud met een beperkt aantal laad cycli. Capaciteit zit vast nog boven de 90%.

[cj1]

xah5kiDe schreef op dinsdag 28 november 2023 @ 16:02:
Inderdaad, linker zit niet echt goed gesoldeerd en de rechter is bovenop een cel gesoldeerd. Dat wil je nu juist niet want dat verhit je de cel ook en die kan daardoor kapot gaat (de hele reden dat er gepuntlast wordt). En er is dus al een draad vanzelf losgegaan. Vandaar dat ik dacht aan zelfbouw. Zeer matige kwaliteit batterij en dit is precies de oorzaak dat batterijen soms spontaan in brand vliegen. De nikkel strips hadden ook afgeschermd kunnen zijn zodat er niet zomaar iets op kan vallen (krimp plastic zie je vaak gebruikt).
Ik zou de aandachtpunten aanpakken en de twee zwart geworden cellen vervangen uit voorzorg.

Het is eigenlijk een 13s6p pack, dat door een derde partij (een eenmanszaak in Limburg die bijna alle soorten fietsaccu's renoveert) is uitgebreid met een 13s3p. Vandaar die blauwe draadjes. Van die blauwe draden wil ik nog af. Optie:

1. gesoldeerde blauwe draden afknippen, en vervangen door gepuntlaste nikkel strips (in krimpkous)
2. het pack in groepen uit elkaar halen (13 losse 6 p's, 13 losse 3 p's) en elk groepje zo puntlassen dat de nikkel strips géén enkele cel uit een andere groep kruist

Bij optie 2 kan ik nog wel hint gebruiken naar een schema hoe de cellen te verdelen als ik dat beter anders kan doen dan zoals hieronder afgebeeld:

[xah5kiDe]

Op zich kun je twee sets parallel zetten op cell basis (wel eerst lading exact gelijk maken). Of je dat doet met draden gesoldeerd of met strips maakt niet zo uit. Zeker niet met jouw zeer lage load. Er loopt namelijk geen stroom door deze draden. Er zal hooguit een kleine vereffening stroom lopen. Alleen de eerste en laatste draad (0V en 48V) leveren de stroom van de 3P string. Je sluit ze alleen maar tussendoor kort zodat de cellen van zowel de 3P als de 6P samen worden gebalanceerd. Je 3P string levert maximaal 3/9x5.4A=1.8A. Een draadje zoals op de foto is meer dan genoeg. Pas bij hoge load (zeg 50A totaal) ga je merken dat de stroom geleverd wordt door het pad met de minste weerstand. In rust laadt het pack met wat meer weerstand gelijk de sterkere tak op. Dat is dan een kleine vereffening stroom die even loopt.
Zoals op de foto is de beste methode om een pack te maken. De verbinding tussen een + en de - van twee cellen is belangrijk. Daar loopt de stroom. De dwarsverbinding doet niets, of heel weinig. Bij de laatste strip tak je ergens af. Die doe je in het midden. Dan loopt er in de laaste en eerste strip wel een stroom naar het verzamelpunt. Daar is een goede verbinding tussen alle + of - dus wel belangrijk.

[ Voor 9% gewijzigd door xah5kiDe op 29-11-2023 21:55 ]

[M.Sterk]

Goedemorgen allen,

Ik heb al flink zitten lezen op dit forum maar kan het antwoord op mijn vraag niet vinden.
Mijn fietsaccu is defect en ik wil deze voorzien van nieuwe cellen.
Er zitten nu 2150 mAh cellen in. Kan ik deze vervangen voor bijvoorbeeld 2800 mAh cellen?
Of raakt mijn BMS hier van in de war?

[SA007]

M.Sterk schreef op zaterdag 1 juni 2024 @ 08:46:
Goedemorgen allen,

Ik heb al flink zitten lezen op dit forum maar kan het antwoord op mijn vraag niet vinden.
Mijn fietsaccu is defect en ik wil deze voorzien van nieuwe cellen.
Er zitten nu 2150 mAh cellen in. Kan ik deze vervangen voor bijvoorbeeld 2800 mAh cellen?
Of raakt mijn BMS hier van in de war?

De meeste BMS'en vinden dat geen probleem, zolang ze dezelfde specificaties hebben (laadcurve, leeg en vol spanning, etc).
Je moet wel je BMS 'vertellen' dat je accu niet meer kapot is, en helaas is dat bij opvallend veel BMS'en onmogelijk. zoek dit eerst op voordat je nieuwe accu's hebt en erachter komt dat het BMS niet te resetten is.

[xah5kiDe]

Defect als in hij doet niets meer los je niet op met nieuwe cellen. Als je batterij het nog 10 seconden of een paar minuten wel doet, dan is het vervangen van de cellen zeker een optie.
Het beste is als het alleen maar een bms is en niet een systeem wat met de fietscomputer communiceert. In dat geval wordt de batterij uitgeschakeld en komt het pas weer goed door het in z'n geheel te vervangen en met speciale software aan te melden (die jij niet hebt). Zou verboden moeten worden.
Ik heb zelf mijn batterij ook ge-upgrade met nieuwe cellen en nieuwe BMS (dat was nodig omdat de chemie ook veranderde). Dat kan bij sommige oude e-bikes (Sparta) waar alleen maar spanning uitkomt waar de fiets dan op werkt.

[ Voor 18% gewijzigd door xah5kiDe op 01-06-2024 17:00 ]

[M.Sterk]

Bedankt voor de reacties.
Het betreft inderdaad een oudere Sparta. De accu geeft alleen maar een spanning af aan de fiets.
Het defect is de volgende: Er is vocht in de accu gekomen waardoor een paar cellen kortsluiting hebben gemaakt. Mijn idee was direct alle cellen te vervangen.

Iemand een idee of de BMS van een Sparta Marathon problemen geeft?

Anders zal het een nieuwe BMS worden.

[SA007]

M.Sterk schreef op zaterdag 1 juni 2024 @ 17:38:
De accu geeft alleen maar een spanning af aan de fiets.

Waar baseer je deze informatie op?
Vrijwel altijd communiceert de BMS met de fiets, al is het maar om hoe vol de accu is op het display te zetten.

Deze communicatie wordt vaak (en ik weet dat sparta daar zeker schuldig aan is) gebuikt om te zorgen dat je geen generieke accu aan de fiets kan hangen en dat je dus bij de fabrikant een nieuwe accu moet kopen.

Als alleen spanning geven genoeg is kan je 'm prima door een generieke BMS vervangen, die zijn goedkoop en goed verkrijgbaar (maar gaan niet met je fiets praten).

[M.Sterk]

Oké. Ik baseerde dit op het feit dat er alleen een plus en min uitgang op de accu zitten die verbonden zijn met de fiets zelf.
De lader daar in tegen is wel zo'n 5 pin type.

[SA007]

Als dat zo is dan kan je een reguliere BMS pakken, al heb je kans dat je dan ook de lader moet vervangen.

[M.Sterk]

Bedankt voor de reactie.
Ik ga nu eerst de cellen vervangen, heb ik net besteld, en dan kijken of het werkt. Zo niet, de BMS vervangen en eventueel ook de lader. Ik zal mijn bevindingen hier delen.

Groet Martin

[SA007]

Veel BMS'en gaan in storing als je de accu's eraf haalt. (Opzich logisch, als de accuspanning naar 0v valt is er iets heel goed mis met de accu).
Maar die storing resetten kan dus vaak niet.

Ik zou kijken of het lukt om spanning op de bms te houden terwijl je de cellen wisselt, bijvoorbeeld door een voeding te maken op de complete accuspanning en dan met een weerstanddeler voor elke cel een aftakking maken zodat er een normale spanning op blijft staan tijdens het wisselen.

[M.Sterk]

Alle cellen vervangen voor Sanyo cellen van NKON.
Dit was nog een hele klus. Alles uit elkaar te halen, in elkaar te zetten, te puntlassen en daarna te solderen.
Ik denk dat ik geluk heb gehad want de BMS werkt goed met de nieuwe cellen.
Accu inmiddels in gebruik in de fiets en deze werkt weer als een beest.
Enige minpuntje is dat de oplader nu, als de accu min of meer vol is, in storing schiet.
Denk dat de oorzaak hiervan is dat ik 2150 mAh cellen heb vervangen voor 2600 mAh cellen.
Ik kan nu echter verder fietsen dan ooit te voren dus neem dit graag voor lief.

[xah5kiDe]

Meet de spanning als hij vol is. Dat zou 4.2Vx7 moeten zijn. Is het meer dan sloop je je nieuwe cellen. Minder is niet zo'n probleem.

[M.Sterk]

Spanning is bij vol inderdaad iets minder dan maximaal. Dus dat gaat wel goed.
BMS gaat echter steeds vaker protesteren bij het laden.
Om die reden heb ik besloten een nieuwe BMS te monteren. Kan iemand mij een tip geven waar ik deze het beste vandaan kan halen? En op welke specs moet ik letten?

Alvast bedankt.

[SA007]

Voornaamste spec is de juiste spanningen en aantal cellen.
Daarnaast moet hij de stroom aankunnen.

Verder heb je de wereld aan opties tegenwoordig met bluetooth en allerlei communicatieinterfaces etc, maar dat is meer persoonlijke voorkeur dan waar je echt op moet letten.
Sommigen kan je ook via bluetooth configureren voor de exacte celtype etc.

Waar je ze moet halen, mjah, ik haal ze meestal bij aliexpress, maar is dan wel goed weten wat je wil hebben, er is VEEL keuze, ook veel meuk helaas.

[M.Sterk]

Oke. Dus toch Aliexpress.
Ik ga wel even goed zoeken want ik moet niet op de "meuk" uitkomen:).
Bedankt voor de reactie. Ik kan weer verder met dit project.

[xah5kiDe]

Je ebike mag niet meer dan 250W vermogen hebben. Dat is slechts 10A voor je batterij en dus BMS. Zou een 15-20A BMS kiezen zodat je nog wat marge hebt. Heb zelf ooit ook een goedkoop bordje genomen en dat werkt prima.

[M.Sterk]

Bedankt voor de tips. Dat helpt mij weer in mijn keuze.