18650er Hochkapazitätszelle mit maximaler kalendarischer Lebensdauer?

[Rutzki73]

Dass es zu keinem Akkubrand (Thermal Runaway) gekommen ist, grenzt eigentlich an ein Wunder....

Zunächst sind 8 Jahren eine stolze Nutzungszeit.

Thermal Runaway ist kein Brand, sondern genau das, was mit den Akkuzellen passiert war...

 

[paddy72]

Zunächst sind 8 Jahren eine stolze Nutzungszeit.

Thermal Runaway ist kein Brand, sondern genau das, was mit den Akkuzellen passiert war...

Naja, Thermal Runaway heißt thermisches Durchgehen - da gibt es also kein Halten mehr - das geht dann innerhalb Sekunden in Brand/Explosion/starkes Ausgasen über. Wenn man gerade rechtzeitig eingreift und massiv kühlt (kompl. ins Wasserbad werfen) - dann kann man evtl. Schlimmeres verhindern.
Evtl. liegt es hier auch an der spez. Zellchemie, dass es nicht massiver geworden ist.
Mich wundert es nur sehr, dass offenbar alle Zellen gleichermassen betroffen sind - es scheint keine herausragende Auslöserzelle zu geben. Das ist sehr ungewöhnlich... - als ob die Zellen sich verabredet hätten. Der eigentliche Auslöser wird vermutlich woander liegen...

 

[Akkufritze]

Der Akku war 8 Jahre alt und hat regelmässig Erhaltungsladungen mit dem originalen Ladegerät erhalten. Insgesamt wurde der Akku sehr wenig genutzt (unter 500km).

Ich gehe mal davon aus, das er am Ende doch tiefentladen war und das Ladegerät trotzdem geladen hat.
Die Zellen waren schlicht nicht mehr in der Lage die Energie aufzunehmen und haben sie unterhalb der Ladeendspannung in Wärme umgesetzt. Die köcheln dann allesamt vor sich hin und überhitzen in gewissen Grenzen. Der Temperatursensor war bei den alten Bionx nur aussen auf das Pack geklebt und hatte sich sicher gelöst. Das war bestimmt kein durchgehen.

 

[onemintyulep]

Dass es zu keinem Akkubrand (Thermal Runaway) gekommen ist, grenzt eigentlich an ein Wunder....

Ich denke nicht. Die US18650V mit ihrer Manganchemie sind eigensicher. Das bedeutet aber nicht dass sie nicht heiss werden können, sondern dass es dabei normalerweise nicht zu einem Brand kommt, da sie nicht diese Temperaturen erreichen. Natürlich kann im ungünstigsten Fall die Energie der "Erhaltungsladung" dazu ausreichen, wie bei jedem Elektrogerät.
Dass deine Zellen so aussehen, wie sie aussehen, könnte eher auf elektrische Erhitzung (Verbindungen, BMS) passiert sein.
Wenn die Zellen selber intern "durchgehen" gibt es noch eine thermisch/mechanische Sicherung, die sie von den Anschlüssen trennt, dann gasen sie alleine vor sich hin. Das funktioniert normalerweise nur bei einigen wenigen Zellen nicht, nach dem Lottoprinzip.
Die Zellen sind eigentlich auch eher robust gegen Ladung nach Tiefentladung. Ausser dass sie dann nicht mehr performen.

 

[Hubmotor]

Mich wundert es nur sehr, dass offenbar alle Zellen gleichermassen betroffen sind - es scheint keine herausragende Auslöserzelle zu geben. Das ist sehr ungewöhnlich... - als ob die Zellen sich verabredet hätten. Der eigentliche Auslöser wird vermutlich woander liegen...

Moin, ja in der Tat scheint es so, als ob sie sich kollektiv zum Sterben verabredet hätten. Der Thermofühler war aussen auf die Schrumpffolie geklebt und hatte guten Kontakt. Ich kenne andere Akkupacks wo der Fühler zwischen den Zellen sitzt - also näher am Geschehen. Den wahren Grund wird wohl niemand mehr herausfinden...
Wie gesagt - bis zu diesem einen Tag war der Akku bis auf die verminderte Reichweite - verursacht durch kalendarische Alterung - unauffällig und funktionsfähig...
Es sind halt unberechenbare Mistdinger, wenn sie älter werden...

 

[paddy72]

Naja, es gibt ganze Foren die sich mit der Verwendung alter 18650 Akkus z.B. für PV-Speicher beschäftigen. Die sind selbst nach 6-10 Jahren regulärem Betrieb - z.B. in ebikes - dann nochmal etliche Jahre in anderer Kombination im Einsatz, ohne das sie groß auffällig werden. Da gibt es Leute, die haben 10.000e solcher Zellen in großen Packs zusammengesetzt und nutzen diese Jahrelang. 2-3 mal im Jahr werden diese mit Wärmebildkamera überprüft und laufend per digitalem Chargecontroller spannungsüberwacht. Wenn da eine Zelle auffällig wird (weil wärmer als die anderen), wird sie ausgewechselt. Das passiert bei 10.000 Zellen ca. 1 x im Jahr (grob geschätzt).
Ich habe auch einige 100 Zellen von denen manche an die 20 Jahre alt sind und tlw. immer noch im Einsatz!

Ich tippe wirklich auf Ladegerät oder BMS - die Dinger haben manchmal auch Aussetzer! Schon mancher Akkublock ist durch ein fehlerhaftes BMS zerstört worden, da wird oft an den falschen Ecken gespart und billige Komponenten aus China eingesetzt. Aber es kann natürlich immer mal ganz überraschend zu einem worst-case Szenario kommen

 

[Stuggi Buggi]

Na ja, was soll man da auch erwarten. Es ist halt so ein alter BionX Akku ohne Überwachung der Zellblöcke.

Wenn da ein Zellblock stirbt, dann werden die anderen Zellblöcke überladen bis diese auch kapitulieren. Der Akku-Tod ist damit vorprogrammiert. Genau darum haben ja die aktuellen Akkus ja alle ein BMS mit Überwachung drin.

 

[bjp]

ich musste neulich erstmalig mein 2015 gekauftes Notebook Acer P645 öffnen, da etwas Wasser auf die Tastatur gelaufen war. Integrierter Original-Akku, prismatische Zellen, li-polymer, hergestellt von Sony im Jahr 2013, also knapp 10 Jahre alt.
Nur geöffnet um das Notebook stromlos trocknen zu lassen - erfolgreich.

Der Akku sieht aus wie neu, die Ladung reicht mindestens noch für 2 Stunden Arbeit.
Der Akku hängt nahezu immer am Netzteil, allerdings kann man im Bios einstellen, dass nur bis 80% geladen wird, was ich 2015 gemacht habe.

Das jüngere Macbook Air meiner Schwester ist schon mal dick geworden (aufgebläht), im Apple Store haben Sie Ihr ein neues verkauft.

Wann wird es denn gefährlich ?

 

[jm1374]

Ältere Li-Ionen Zellen können sich unberechenbar verhalten…

Schuld an dem Disaster sind aber nicht die alten Zellen sondern das schrottige BMS, dass Bionx eingebaut hat.

 

[paddy72]

Na ja, was soll man da auch erwarten. Es ist halt so ein alter BionX Akku ohne Überwachung der Zellblöcke.

M.W. haben alle BionX-Akkus auch ein BMS verbaut, das die Spanung der einzelnen Blöcke überwacht. Wie kommst Du auf die Idee, dass da kein BMS verbaut war?
Aber wenn das BMS defekt war, dann kann soetwas natürlich passieren, dann wäre aber auch nur ein Zellenblock betroffen, der mit der kleinsten Kapazität - der wird dann überladen. Aber hier waren ja praktisch alle Zellen gleichermassen betroffen und das von jetzt auf gleich.

 

[onemintyulep]

Da war kein BMS

Wann wird es denn gefährlich ?

Das Aufblähen von den LiPo Tüten ist eine Art krude Sicherung. Gefährlich wird es, wenn die Tüte aufgebläht ist, aber das "slim" Notebook fest verklebt. Ich hatte hier schon Dell Notebooks mit augeblähtem Akku länger stehen, aber der Boden war halt auch offen (weil das nicht mehr einschnappt wenn der Akku in seinem Plastikgehäuse aufgebläht ist)

 

[Stuggi Buggi]

Wie kommst Du auf die Idee, dass da kein BMS verbaut war?

Es ist ein BMS verbaut!!! Aber keines welches auch die einzelnen Zellblöcke überwacht. Das gab es halt so bei diesen frühen 36V Akkus. Kannste hier im Forum doch problemlos nachlesen. Siehst in den Bildern von Hubmotor irgendwo eine Balancerleitung? Genau darum hab ich ja auch das Bild eingefügt: Das BMS hat keinen Balanceranschluss und keine entsprechenden Verbindungen. Das kann man sogar mit dem bloßem Auge erkennen.

 

[Rutzki73]

Naja, Thermal Runaway heißt thermisches Durchgehen - da gibt es also kein Halten mehr - das geht dann innerhalb Sekunden in Brand/Explosion/starkes Ausgasen über.

Thermisches Durchgehen ist ein Phänomen, das in Batterien auftreten kann, wenn sie aufgrund einer sich selbst verstärkenden Kettenreaktion überhitzen und zu einer rapiden Erhöhung der Temperatur führen, wodurch die Akkuzelle potenziell Feuer fangen oder explodieren kann.
und daher nicht gleichzusetzen sei.
Im Allgemeinen kann die Temperatur schnell auf mehrere hundert Grad Celsius ansteigen, was heiß genug ist, um die internen Komponenten der Akkuzelle zum Schmelzen zu bringen. Sehr häufig kommt heraus eine sehr "heiße Brühe". Da bei dem Akku keine Zellenhalterungen verbaut sind, wo zwischen den Akkuzellen Abständen gibt, wurde wahrscheinlich die Hitze zu den benachbarten Akkuzellen weiteregeleitet?!
Die verbaute Akkuzelle US18650V hat eine sehr niedrige Energiedichte, was wahrscheinlich die "Ausprägung" des temischen Durchgehens "begünstigt" hat.

 

[onemintyulep]

@Hubmotor, Ich habe (hatte*) ein ganzes Sammelsurium von Akkus mit diesen LMnO2 Zellen, als Pufferakkus an meiner Solaranlage. Auch eben diese aus alten Bionx-Akkus. Manche waren schonmal gut tiefentladen, und wurden trotzdem weiter dienstverpflichtet.
Du solltest dich eher fragen, was mit den heute üblichen Zellen passiert wäre. Das wäre ein Fest gewesen.
Was immer auch mit dem Akku passiert ist (hast du mal gecheckt ob das Ladegerät noch richtig tickt?)

*In der dunklen Zeit über den Jahreswechsel ist es mir gelungen, die gesammelte Akkusenilität so gründlich tiefzuentladen dass ich sie jetzt wirklich nicht mehr betreiben kann. Stattdessen hängt da jetzt nur noch mein latest and greatest 24V Akku dran der noch voll fahrradtauglich wäre... Katastrophe

 

[Glücksrad]

Ich denke auch, dass sich beim BionX-Akku von @Hubmotor gezeigt hat, dass die verwendeten eigensicheren Zellen für einen Akku ohne Zellüberwachung eine gute Wahl waren. Dadurch ist nichts Ernsthaftes passiert.
Ich habe übrigens einen BionX-Akkus seit 2011 in Betrieb. Weil der Innenwiderstand deutlich gestiegen ist, habe ich einen kleinen Extenderakku parallel geschaltet. Ein weiterer BionX-Akku aus 2011 hat seinen Geist vor zwei Jahren aufgegeben.

 

[schmadde]

M.W. haben alle BionX-Akkus auch ein BMS verbaut, das die Spanung der einzelnen Blöcke überwacht.

Nein, haben nicht alle. Die 48V haben das, die 37V Akkus nicht. Habe beide Varianten

 

[cephalotus]

Die LiMn2O4 (Manganspinell)-Zellen sind eher untypisch, aber als recht stabil bzgl. thermischem Durchgehen, von daher umso erstaunlicher! Allerdings sind sie sehr empfindlich gegenüber Tiefentladung (schon ab 3,1V) - vielleicht war das auch ein Problem?

Meiner Ansicht nach ist das Zellpackdesign schuld mit außen- und innenligenden Zellen. Die inneren werden einfach viel heißer und daher kommt e szu stärkrere Selbstentladung/Alterung und schlussendlich zu Drift.

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Ich hab heute mal einen Bosch 18V Akkupack von einer Heckenschere mit neuen Zellen versehen.
Verbaut waren Samsung INR18550-13Q.
Der Akkupack ist aus dem Jahr 2010.

Ich kenne die gemessene Neukapazität zum Vergleich nicht, aber der Kapazitätsrückgang nach ca. 13 Jahren inkl gelegntlicher Nutzung ist deutlich weniger als 10%!
DC Ri liegt bei 50-60mOhm, leider kenne ich auch da den (gemessenen) Wert neuer Zellen nicht.

Übrigens hat der Bosch akkupack kein BMS verbaut. Es gibt einen NETC, eine Diode und einen Widerstand. Alles nur für die "Kommunikation" mit dem Ladegerät relevant.
Noch nicht mal eine Schmelzsicherung ist verbaut.

 

[onemintyulep]

Verbaut waren Samsung INR18550-13Q.

In alten Werkzeugakkus war keine Einzelzellüberwachung, aber gleichzeitig auch Mangan-Zellen. Das war zwingend.

DC Ri liegt bei 50-60mOhm, leider kenne ich auch da den (gemessenen) Wert neuer Zellen nicht.

70mOhm... ist offenbar wie mit gutem Wein

Was mit dem Akku hier höchstwahrscheinlich passiert ist steht in 18650er Hochkapazitätszelle mit maximaler kalendarischer Lebensdauer?