Wie Lipos versagen (Video)

Hallo,

hier ein Video von meinen Versuchen um herauszufinden im Rahmen meines Artikels wie Lithium Polymer Zellen versagen:


(Tip: Eindrucksvoller in HD, auf YouTube anschauen)

Es handelt sich um eine einzelne vorher unbeschädigte 2200 mAh Zelle (30C) eines namhaften Herstellers welche mit einem konstanten Ladestrom von 6A überladen wurde. Es wurden knapp 5000 mAh in die Zelle eingeladen.

Man erkennt ein paar Dinge:

- Die Zellenspannung war auf knapp 11V (!) kurz vor dem Platzen angestiegen. (4.2V normal bei Vollladung)

- Der Ladestrom war auf 200mAh gefallen, da der Innenwiderstand stark angestiegen ist.

- Die Temperatur ist über 100 Grad C gestiegen und stieg permanent weiter (Thermal Runaway hat eingesetzt).

- Die Zelle platzt asymetrisch, dadurch wird das heisse Elektrolyt an der Bruchstelle herausgeschleudert und sorgt für "Vortrieb" (Zelle springt weg). Das kann ggf. zu sekundären Bränden führen.

- Das überhitzte Elektolyt entzündet sich erst beim Kontakt mit Luftsauerstoff, dann allerdings heftig. Flammtemperatur um 700 Grad C, Flammenlänge > 1 Meter (!)

- Das Ganze ist in 10 Sekunden vorbei. Niemand hat in dieser kurzen Zeit Gelegenheit zu löschen, daher muss Augenmerk auf eine sichere Lagerung gelegt werden.

Das ist ein kleine, einzelne Zelle - es möge dem ein oder anderem Anlass geben über seine Lagerungsmethoden der grossen Packs nachzudenken. Tip: Nur volle Lipos haben das Potential derartig 'hochzugehen' (durch Überladen, Überhitzung oder mechanischem Schaden), entladene Lipos sind wesentlich unkritischer.

Weitere Info: Elektroflug Magazin 2/11, Ausgabe 02/2011, Special Zellenaufbau und chemische Eigenschaften von LiPos, Seite 98
Danke an den Verlag für die Erlaubnis meinen Film (aus dem Bilder für den Artikel verwendet worden sind) hier zu veröffentlichen.

Gruß

Frank

BZFrank schrieb:

- Die Zellenspannung war auf knapp 11V (!) kurz vor dem Platzen angestiegen. (4.2V normal bei Vollladung)
(...)
Tip: Nur volle Lipos haben das Potential derartig 'hochzugehen' (durch Überladen, Überhitzung oder mechanischem Schaden), entladene Lipos sind wesentlich unkritischer.

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Hi Frank, mmmmmh - netter Versuch kann ich dazu "nur" sagen - warum:
Es wäre für mich vergleichbar wenn man einen PKW so über ein Feuer positionierte, dass der Tank erhitzt würde ...

... und um auf deine Frage zum Thread einzugehen: "Wie Lipos versagen..."
Äh - in dem man einen LiPo "erst" auf (über) 11V/Z hochpowern muss ...

Wo ist dabei die Gefahr im Alltag - erkläre es mir bitte, wäre schön wenn ich deine Intention verstünde ...

Hast mal einen voll geladenen LiPo kurz geschlossen, mechanisch zerstört (deformiert) ... u.v.m...

ABER - bei einer Entzündung sollte man differenzieren ob unmittelbar der Akku die Quelle einer Entzündung
oder die Wärme des Akkus das "berührende" Umfeld schuld ist wenn etwas entzündet wird ...

... egal ...
Du hast im zweiten zitierten Satz das entscheidende geschrieben was ich seit Jahren propagiere!




... so lagere ich kühl meine 'zig dutzende LiPos!

Den Artikel in der Elektroflug Magazin 2/11, Ausgabe 02/2011 werde ich mir mal anschauen - habe die erst am
Wochenende vom W&M-Verlag mitgebracht!

BZFrank schrieb:

Hallo,

hier ein Video von meinen Versuchen um herauszufinden im Rahmen meines Artikels wie Lithium Polymer Zellen versagen:
...

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Hallo Frank,

ist ja ganz nett, aber nichts Neues. Unser "kleiner Chaot" (A. Loske) hat so etwas schon vor ca. 8 Jahren gefilmt und musste dabei ebenfalls feststellen, dass man einen LiPo schon ganz ordentlich quälen (d.h. überladen) muß, bevor er "abfackelt".

Jürgen

Hallo Frank

Ich finde dein Versuch Sch***lich, wofür ist es gut? Leuten Angst zu machen? Das ich nicht lache, Wie Lipos versagen.

Fährst Du auch dein Auto gegen die Wand um den Airbag zu testen?



mfg
Zarko

Hallo Zarko,

ich mache das weil immer mal wieder leider das im Forum zu finden ist:

http://www.rc-network.de/forum/show...-196cm-Länge?p=2614539&viewfull=1#post2614539

Bei einem Bekannten ist die Bastelbude auch abgebrannt, Grund: Lipo mit falschem Programm geladen. Also einfach deshalb damit sowas in Zukunft nicht mehr passiert weil man mehr Acht geben sollte. Die Energiemengen in einem geladenen Lipo sind hoch und bei der Freisetzung derselben durch eine Fehlbedienung / Defekt passiert eben etwas ziemlich spektakuläres. ich habe mir auch überlegt ob ich das posten soll, aber es nutzt leider gar nicht die Kopf in den Sand zu stecken.

Es sollte auch klar sein das bei ordnungsgemäßer Lagerung und Bedienung Lipos sicher sind. Aber wenn man es drauf anlegt oder sich eben eine Sch**** darum kümmert und sie entsprechend mishandelt kann es eben zu solchen Problemen kommen. Gerade Du als Händler solltest das wissen und auch deinen Kunden mitteilen.

Was wir brauchen ist eine Art Sicherheitskultur, ein Lipo ist eben keine AA Batterie.

Gruß

Frank

Hast mal einen voll geladenen LiPo kurz geschlossen, mechanisch zerstört (deformiert) ... u.v.m...

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ja, haben wir auch. Effekt bei Nagelprobe ungefähr gleich. Nicht ganz so lange Flamme aber das Endergebnis identisch.

Interessanterweise kann man in die selbe, entladene Zellen einen Nagel ohne weiteres reinhauen. Das passiert nichts bis kaum was.

Grüße

Frank

Hallo Frank

Mit deinem Test wirst Du aber Bedienfehler nicht beseitigen!
Außerdem ist die Lademethode bei Lipo weit, weit harmloser wie Beispiel bei NiMH oder NiCd Akkus.
Warum testest Du die nicht?
Die haben keiner so große Reserve wie die Lipos die werden Dir schneller um die Ohren fliegen.
Außerdem fast Alle Ladegeräte haben so viel Sicherheit so dass so was nicht passieren kann.

1: Sicherheit ist die Abschalt Automatik bei 4.2V
2: Sicherheit ist das man Kapazität einstellen kann wo das Ladegerät abschaltet.
3: Sicherheit ist das man Die Zeit einstellen kann wo das Ladegerät abschaltet.
4: Sicherheit ist das man ein Temperatursensor anschließen kann und beim überschreiten das Ladegerät abschaltet.

Das Ganze macht solche ein Test überflüssig und es soll keiner Angst bei Laden haben, da passiert nichts.
Wichtig ist aber das man im richtigem Ladeprogramm ist dann müssen die eingebauten Sicherheiten nicht greifen.

ABER - bei einer Entzündung sollte man differenzieren ob unmittelbar der Akku die Quelle einer Entzündung
oder die Wärme des Akkus das "berührende" Umfeld schuld ist wenn etwas entzündet wird ...

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Das macht bei vollgeladenen Lipos keinen Unterschied. Sobald man in den Thermal Runaway kommt, ob durch interne oder externe Erwärmung setzt sich der Prozess von selbst bis zum Platzen der Zelle fort. Das passiert schon weit unter der Temperatur die eine normale Umgebung im Haushalt entzünden würde (Thermal Runaway voller Lipo bei > 75 Grad C vs. Flammpunkt Holz um 250 Grad C).

Auch hier gilt wieder, bei einem voll geladenen Lipo. Ein entladener ist diesbezüglich weit unkritischer. insofern unterstütze ich deine Auffassung der Lagerung voll und ganz.

Gruß

Frank

Zarko schrieb:

Wichtig ist aber das man im richtigem Ladeprogramm ist dann müssen die eingebauten Sicherheiten nicht greifen.

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Völlig korrekt und voll und ganz meine Meinung.

Mit deinem Test wirst Du aber Bedienfehler nicht beseitigen!

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Nein, aber vielleicht schaut der ein oder andere dann nochmal hin bevor er auf 'Los gehts' beim Ladegerät drückt.

Gruß

Frank

Alle Jahre wieder, jetzt halt mal abgedruckt.

ganz interessant: bevor die Flammen rauskommen sinkt die Spannung bereits unmittelbar bevor ab

Auch die Spannungskurve war interessant: Lange Zeit hielt sie bei 4.8V um dann relativ schnell auf 11V zu steigen. Dabei ging dann auch der Strom herunter. Von da an wars nur noch ein Augenblick bis es zum Versagen kam.

Wow, ich bin baff was die Dinger einstecken können! Das ist ein wirklich großes Sicherheitsfenster! Dachte die wären empfindlicher.
Beim Laden also wie gehabt immer in der Nähe bleiben, die LiPo's in einer MunBox lagern, und es kann nüscht passieren.

Ich habe auf einem Foto mal gesehen, dass jemand die Akkus während dem Laden in einen Keramik-Pott (Blumentopf?) gelegt hat.
Eigentlich eine gute Idee sowas immer erreichbar in der Werkstatt stehen zu haben.
Hm, ein Bierkrug mit Metalldeckel, das wär doch ein Klasse Brandverhüter im Notfall!

Und der Temperatursensor beim Laden ersetzt eigentlich die Zeit- und die Kapazitätsabschaltung am Lader.

Also diese Daten zum Video beruhigen mich erhlich gesagt, da ich beim Laden (immer 1C) eh dauernd am nachsehen bin wieviel schon geladen wurde.

Gruß Chris

Höchste Zeit dass Lipos verboten werden!!
Gruss Jürgen

Bin auch überrascht wie robust die Dinger sind. Der Test zeigt sehr schön dass es schon einiges an vorsätzlichen Willen bedarf, den "Thermal Runaway" (wieder ein neues Wort gelernt ) auszulösen.

Aber vor dem Beginn der Ladung nochmal 2 mal hinschauen ist schon wichtig. Habe vor kurzem einen 1300mAh 3s Lipo versehentlich ohne die Balancer Kabel anzustecken an ein NiCd Programm mit 1C geladen. Als ich wieder in den Keller kam waren schon über 2000mAh eingeladen und die Spannungslage war deutlich über 13V. Gebläht war aber nix. Bin dann fliegen gegangen, der Akku hatte auch deutlich mehr "Druck" als früher. Danach war er im Eimer, es gingen nur noch 700mAh rein.
Gruss Stephan

Zarko schrieb:

Das Ganze macht solche ein Test überflüssig und es soll keiner Angst bei Laden haben, da passiert nichts.

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Ich kenne persönlich 3 Fälle, bei denen es nur knapp glimpflich ausging:

1. Schlepplager in Interlaken, wo die grossen Lipo-Packs im Modell geladen wurden und durch (Ursache mir nicht bekannt) den Brand der Schlepper sowie mehrere darum postierte Grosssegler beschädigt wurden
2. Vereinskollege der in seinem (grossen) Haus im Bastelraum einen LiIo-Brand hatte eines Notebookakkus, wahrscheinlich durch Fehlbedienung des Ladegeräts
3. Teamkollege (ziemlich bekannt über die Landesgrenzen hinaus) der Gott sei Dank durch seine Katze aus dem Schlaf gerissen wurde, weil im Bastelraum ein Slowflyer-Päckchen, welches im grossen Keramiktopf an einem Ladegerät eines grossen deutschen Edelherstellers geladen wurde, sich dabei entzündete, in den danebenstehenden Abfallbehälter sprang und so den Raum in Brand steckte – Schaden um die 40'000 CHF und wie gesagt, 2 Menschen und die Katze nur mit Glück mit einem blauen Auge davongekommen.

Besonders 1 und 3 sind durchaus sehr erfahrene Modellflieger, also muss man ja wirklich nicht so tun wie wenn nichts passieren könnte!

chris2f4u schrieb:

Und der Temperatursensor beim Laden ersetzt eigentlich die Zeit- und die Kapazitätsabschaltung am Lader.

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Na, eher nicht - denn wenn sie warm werden sind sie eigentlich schon hinüber und die Chemie kippt um (Metallisches Lithium bildet sich in der Zelle weil die Interkalationsgrenze erreicht ist, es passen einfach nicht mehr Li+ Ionen ins Graphit rein). Das Kriterium ist und bleibt die Endspannung von 4.2V/Zelle.

Gruß

Frank

Höchste Zeit dass Lipos verboten werden!!
Gruss Jürgen

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Uhhh, ahhhh..!
Du hast sooo Recht...
Genau wie Benzin und Holz... Brenne schließlich auch, wenn man sie vorsätzlich anzündet...

Leute gibts...

Raphael schrieb:

Besonders 1 und 3 sind durchaus sehr erfahrene Modellflieger, also muss man ja wirklich nicht so tun wie wenn nichts passieren könnte!

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Hat doch nichts mit LiPos zu tun - Erfahrung schützt vor Dummfug nicht, das passt eher.

1+2+3 - allen Dreien ist nicht zu helfen, nicht im Modell laden, geeigente Ladegeräte nutzen und nicht unbeaufsichtigt laden. Zumal dann 1 noch nichtmal direkt was aussagt über die Fehlbehandlung, einfach nur ungünstig wenn man das so macht.

Natürlich passiert nichts, solange man nicht zu bequem und ganz klar im Kopf ist. Der Akku steht nicht morgens auf und denkt sich mal spontan, so jetzt brenn ich, der muss schon vorher geweckt worden sein

Ich weiß nicht was du für ein Problem mit Lipos hast der hat nicht versagt, der hat genau das gemacht was du wolltest also zu 100% funktioniert, ist doch was für Silvester