Einsatzfenster Lipo

BZFrank

BZFrank

User
Hi,

um mal anschaulich darzustellen welche Schäden wann bei einer Zelle auftreten habe ich das folgende Diagramm erstellt. Inspiration war die Grafik auf http://www.mpoweruk.com/lithium_failures.htm welche ich recht anschaulich fand, wobei ich noch Punkte wie den Kathodenzerfall bei (über-)hohen Spannungen durch Reaktion mit dem Elektrolyten nachgetragen habe.

EinsatzfensterLithiumakku_klein.png


Gruß

Frank
 
Gerd Giese

Gerd Giese

Moderator
Teammitglied
(1. Mai und 04Uhr Morgens sowas ... kommst gerade voller Inspiration nach Hause?)

Hi Frank, ich täte vorschlagen das deart "gehaltvolles" nicht nach & nach in den Tiefen eines
Threads versinkt.
Was hältst du davon ein paar erläuternde/ergänzende Sätze zu den einzelnen Phasen zu schreiben (z.B. könnte die
Gasbildung-Blähen [CO2 und H2 <-> O2!] nicht noch mit rein) um dann hier mit eigener Rubrik festgehalten zu werden:
http://wiki.rc-network.de/index.php/Hauptseite ... gerne auch per eMail weiter!
 
Zuletzt bearbeitet:
BZFrank

BZFrank

User
Gerd Giese schrieb:
(1. Mai und 04Uhr Morgens sowas ... kommst gerade voller Inspiration nach Hause?)
Zum Vergrößern anklicken....
An solchen Tagen trinke ich prinzipiell nur Kaffee (ok, sonst auch... ;))
Gerd Giese schrieb:
Was hältst du davon ein paar erläuternde/ergänzende Sätze zu den einzelnen Phasen zu schreiben (z.B. könnte die
Gasbildung-Blähen [CO2 und H2 <-> O2!] nicht noch mit rein) um dann hier mit eigener Rubrik festgehalten zu werden:
Zum Vergrößern anklicken....

Wird gemacht, weiteres per Mail.

Gruß

Frank
 
BZFrank

BZFrank

User
Hallo Martin,

Der Separator besteht bei Li+-Ion Akkus (schliesst Lipo mit ein) aus

PP (Polypropylen) oder PE (Polyethylen)-Folie

mit eine typischen Dicke zwischen 12 und 40 μ und einer Porösität von 40-50%.

Vergleichbar also mit einer (dünnen) PE-Plastiktüte, jedoch besteht fast die Hälfte der Folie aus (sehr kleinen) Löchern für den Ionen-Transport. Je mehr Löcher und je dünner, desto einfacher kommen die Li+-Ionen durch - aber damit leider auch mechanisch recht empfindlich auf Reiss- und Punktbelastung. Hochstromakkus sind dehalb oft empfindlicher auf Druck und Schlag wenn sie eine höherporösen und dünneren Separator verwenden.

Gruß

Frank
 
Erdie

Erdie

User
Ahh, danke. Mich fasziniert immer noch, dass es Materialien mit so kleinen Löchern gibt, wo nur einzelne Ionen durchpassen. Irgendwie unvorstellbar wenn man sich klarmacht, dass die Unschärfe eines Elektrons des Wasserstoffatoms dessen ganzen Atomdurchmesser umfaßt bzw. definiert.:eek:
 
BZFrank

BZFrank

User
Um dir eine Zahl zu nennen, der Durchmesser der "Löcher" im Separator ist so im Bereich 0.03-0.1 μm. Da passen schon grössere Dinge als Ionen durch, aber schon relativ klein. (Atomradius ~ 10-4 μm)

Gruß

Frank
 
S

Segelguru

User
Hallo Frank

damit ich das Diagramm auch verstehe.
Was passiert unter 0 Grad:

* Lithiumabscheidung an der Anode oder
* Auflösung des Kupferableiters.....
 
BZFrank

BZFrank

User
Segelguru schrieb:
Hallo Frank

damit ich das Diagramm auch verstehe.
Was passiert unter 0 Grad:
Zum Vergrößern anklicken....

(Met.) Lithiumabscheidung an der Anode (beim Laden, insb. mit höhen Ladeströmen), deshalb im Diagramm bei höherer Spannung eingezeichnet.

Kathodenzerfall findet bei niedrigen Spannungen (< 1.5V) ziemlich unabhängig von der Temperatur statt, im Dragramm nur wegen Platzgründen an der entsp. Stelle.

Dieter: Genau. Oder anders: Ohne Trennung, keine Spannung. ;)

Gruß

Frank
 
C

Crizz

User
Ich frag mich bald wer noch in der Lage wäre Modellflug zu betreiben wenn es Google und Foren nicht gäbe..... Und wie selbständiges atmen ohne Zusatzgeräte noch möglich ist.
 
C

Crizz

User
Dann sollte dir der Rest eigentlich auch klar sein - anderenfalls weißt du definitv nicht wie ein Galvanisches / Voltaisches Element funktioniert.

Wenn nun noch erklärt werden muß was der Unterschied zwischen Elektrolyt und Separator ist , ist das die letzte Gewissheit.......
 
BZFrank

BZFrank

User
In diesem Fall hätte die Kathode direkten Kontakt mit der Anode und Elektronen könnten relativ frei zwischen beiden fliessen. Der Effekt wäre ein kurzgeschlosse Zelle.

Hintergrund: Eine Li-Ion Zelle leitet intern keine Elektronen. Ihr interner Widerstand für Elektronenfluss ist extrem hoch, sie ist dafür ein Isolator. Das mag erstmal befrendlich wirken - dennoch: In der Zelle übernehmen positiv geladene Ionen diese Aufgabe. Ausserhalb der Zelle und in den Ableitern fliessen Elektronen (aka "Strom"), innerhalb Lithium-Ionen. Diese Ionen haben durchaus Masse (im Grammbereich für eine grössere Zelle), wenn man eine extrem genaue Waage quer zur Zelle anbringen könnte würde man während der Ladung und Entladung einen Ausschlag erkennnen, weil richtig Material von eine Seite zur anderen fliesst.

Deshalb ist eine solche Zelle auch kein einfacher linearer, elektrischer Widerstand und anderen Dinge spielen auch einen grosse Rolle beim Verhalten.

Gruß

Frank
 
Erdie

Erdie

User
Danke, jetzt wird es klar. Der Separator läßt Lithium Anionen durch, das hatten wir ja am Anfang, verhindert also nur die elektische Leitung zwischen Anoder und Kathode, sonst nichts weiter. Ich hatte die ganze Zeit noch im Hinterkopf, dass es evtl noch bewegliche Kationen geben müßte, die vom Separator zurückgehalten werden aber die gibt es in diesem Fall nicht. Das ist ja nicht selbstverständlich.

@Criss: Ich dachte immer wir verstehen uns recht gut, umso mehr enttäuscht mich Deine Bemerkung. Ich habe mir nie Gedanken drüber gemacht, wie Lithium Zellen funktionieren - zumindest nicht seit Ende meines Studiums und zu der Zeit gab es noch keine Lithium-Ionen Akkus auf dem Markt. Entsprechend unbekannt waren sie damals.
 
C

Crizz

User
Erdie, dein Studium hin oder her : selbst anno 1800 als Alessandro Volta die nach ihm benannte Zelle entdeckte / entwickelte ging es nicht ohne. Damals nannte man es Elektrolyt, als Trägerflüssigkeit, heute sind wir eben etwas weiter ind er Leistungsfähigkeit und brauchen einen Namen, der den Effekt besser beschreibt - und man landet bei Separatoren. Die nichts anderes machen und keine andere Aufgabe heben, denn das was vor einem liegt ist nach wie vor nix anderes, nur in anderer Ausführung.

Ich hatte eigentlich bei jemandem wie dir erwartet das die Artverwandschaft schnell und einfach erkennbar sei, deshalb wundert mich deine Frage. Von jemandem der noch nie was von elektrischem Strom gehört hat wäre das was anderes, oder jemanden der nur weiß " Plus an Masse, das knallt klasse".... Bei dir ging ich einfach davon aus, das es so fern deines Verständnisses nicht liegen sollte. Hab ich mich da getäuscht, oder fehlte nur der Initiator ?
 
Erdie

Erdie

User
Vielleicht habe ich meine Frage zu voreilig gestellt und hätte auch selbst drauf kommen können. Aber wenn eine Frage zu "blöd" ist, wäre es naheliegend, sie einfach nicht beantorten ohne darauf herumzureiten. Manchmal sieht man auch den Wald vor lauter Bäumen nicht. Ich werde mich in Zukunkt trotzdem bei bestimmten Fragen zurückhalten. Aber kommen wir doch nochmal zu Sache:

Crizz schrieb:
... Damals nannte man es Elektrolyt, als Trägerflüssigkeit, heute sind wir eben etwas weiter ind er Leistungsfähigkeit und brauchen einen Namen, der den Effekt besser beschreibt - und man landet bei Separatoren.
Zum Vergrößern anklicken....

Das hört sich jetzt so an, als wäre Elektolyt und Separator praktisch das gleiche.

Aber hier:
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0810281.htm
steht folgendes:
Lithium ist das leichteste Metall und reagiert heftig mit Wasser. Deshalb kommt als Elektrolyt ein wasserfreies, aber brennbares Lösungsmittel zum Einsatz. Das Lösungsmittel ist der Grund, warum es gelegentlich Meldungen von explodierenden oder brennenden Notebook-Akkus gibt. Hierbei hat sich das Elektrolyt entzündet. Die genaueren Gründe sind vielfältig. In der Regel kommt es zu Akku-Rückrufaktionen, wenn fehlerhafte Li-Ionen-Akkus festgestellt werden.
Die Elektroden werden durch einen Separator getrennt, um einen Kurzschluss zwischen den Elektroden zu verhindern.

Das hört sich jetzt anders an. Einmal gibt es den Elektolyten der die Beweglichkeit der Ionen ermöglicht und es gibt den Separator, der die Elektroden elektrisch voneinander trennt. Irgendwie klingt es anders als was Du oben schreibst. Aber wir brauchen das jetzt nicht mehr zu klären. Ich kann mir das auch anders zusammenreimen. Von praktischer Bedeutung ist das soweiso nicht. Lass es gut sein.

P.S. Ich stelle mir machmal gerne "was wäre wenn" - Fragen um bestimmten Dingen noch mehr auf den Grund zu gehen. Machmal stellen sie sich als trivial heraus, manchmal bringen sie neue Erkenntnisse. Und solche Frage kommen ab und zu spontan.
 
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