Turnigy Graphene Packs

Gerd Giese

Moderator
Teammitglied
Start bei #22, 30, 31, 37...

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Moin, nachdem mir roewe und sbrimmers ihre HK-Graphene zugesandt haben konnte ich die testen! :cool:
Leute, ich möchte das noch einmal betonen, dass derartiges nicht so selbstverständlich ist mal eben die eigenen,
gerade frisch gekauften und teuren LiPo einem (i.G. fremden) Tester in die Hand zu drücken und sagen ... mach mal! :)

Die vier Packs wurden mechanisch begutachtet, gemessen und gewogen. Anschließend am Junsi4010 DUO konditioniert
(ich mach es: 4x0,8Cc/2Cd) und dessen Diagramme ausgewertet um "Fehler/Ausreißer/Auffälligkeiten) zu erkennen.
Keines der fünf Packs zeigte Auffälligkeiten. Auch das anfängliche "Sorgenkind" (3s-4000mAh/65C) hatte ihre 43mV
Zellendrift am Schluss völlig vergessen! :D
Danach folgte die erste Kontrollmessung (1Cc/5Cd) auch am Junsi mit 1C (charge) Ladung und 5C (discharge) Entladung - siehe #23.

  • Hier viel die enorm verkürzte CV-Phase positiv auf!
Danach müssen alle LiPo mein Standard-Lastdiagramm 25Ci überleben um eine erste Einstufung/Einschätzung zu erhalten.
Das Diagramm ist bei mir Standardisiert um immer 1:1 Vergleiche - auch Jahre zurück - zu erhalten! ;) Hier sind eben die
mittlere Spannung, der DC-Ri Kennwert und die Temperatur zur ersten C-Rateneinstufung ausschlaggebend!
Erst danach erfolgt die Überlegung zu optimierteren Lastdiagrammen, die gerne individuell ausfallen können, eben je nach Verwendungszweck. ;)

... so, hier nun das erste Ergebnis am 25Ci (weitere Bedingungen stehen in der Legende):
HK-Graphene-2200-3000-4000-25Ci.gif
Was kann man erkennen, in Kurzform (die Masse mag es kürzer, Kommentar in Kursiv von mir):

  • Die Graphene gehören nicht zu den leichteren ihrer Klasse. Auch ihr Volumen sollte beachtet werden. Keine Bewertung, da hier physikalische Gesetze werkeln.
  • Sehr gute Übereinstimmung unterschiedlichster Zellen gleichen Typs. Ein sehr gutes Ergebnis bei derart deckungsgleichen Diagrammen!
  • Super Spannungslage, im Mittel über 3,735V/Z! Das ist schon eine Hausnummer und führt sogar HV-LiPos ad-absurdum! ;)
  • Sehr kleine Zellendrift auch nach fast 99%DoD. Das lässt vermuten, dass hier eine gute Vorabselektion beim Zusammenstellen der Packs erfolgt.
  • Der Innenwiderstandskennwert (DC-Ri) ist sehr niedrig. Hier konnte ich derart niedrige Werte errechnen, die woanders erst mit der nächste größeren Zelle erreicht werden.
  • Die Temperatur am Lastende, mit deutlich unter 50°C, ist bisher unerreicht! Niedrigste Werte, aber um die 50°C, konnte ich bisher nur bei meiner APL-V2/45C Referenzzelle messen.
  • Die Hochstrom-Nutzkapazität ist super fair und zeigt bis auf die 2200mAh Werte, wie sie geradezu Musterhaft dastehen! Leider hatte ich keine zweite 2200mAh, um einen eventl. Ausreißer ausschließen zu können bei >5%!
  • Die erste Hochrechnung nach den gesammelten Werten ergibt ein einheitliches Bild. Die C-Raten Einstufung täte ich hier zwischen 50C bis 55C ansiedeln. Genauer geht es nur mit speziellen Diagrammen.
  • => Ich finde, auch wenn die 65C nicht erreicht werden, ein gutes Ergebnis, da diese Graphene mit Sicherheit erst bei höheren Impulsspitzen ihren wahren Vorteil ausspielen! ;)
  • Dabei wurde das Vorwärmen noch nicht berücksichtigt! ;)
Wie geht es weiter:
Mit der 4s-2200/3s-4000/6s-4000/65C bin ich fertig. Ich habe mir die 3s-3000mAh/65C auserkoren um stellvertretend noch weitere Messungen zu tätigen.
Diese Zelle ist ideal, da noch Ströme auftreten, wo ich keine Umbaumaßnahmen ergreifen muss (Stichwort XT90). Mit ihr folgen ein 55Ci und ein neues Diagramm
mit abgestuften Impulsströmen von 25Ci/45Ci/65Ci um (in der Hoffnung) u.a. auch die F3B'ler zu befriedigen! Am Schluss zeige ich dann noch die Effizienz
einer Schnellladung gegenüber 1C - 4C und 8C (10C schaffe ich am Pulsar3 - meinem Referenzlader, Imax = 25A) nicht. ... dann gehen alle zurück, was vermutlich
i.L.d.n.W mit einem "kleinen Bonus" von mir geschieht! ;)
 
Zuletzt bearbeitet:
Danke dir Gerd für deine Arbeit und tollen vergleichbaren Test.
Die kurze cv Phase ist echt bemerkenswert, die ladezeit ist quasi so kurz wie das fast beim Pulsar. Die Akkus sind auch ohne vorwärmen super zu benutzen was ich super finde.

MFG
Stefan
 
Hallo Ron,
Aufgrund des geringen Ri schon bei 20 Grad, ist natürlich abhängig davon wieviel Strom du für deine Anwendung brauchst.
Mir reicht es auf jedenfall.

MFG
Stefan
 

Crizz

User
müßte man halt mal nen Pack für ein paar Stunden in nen Kühlschrank legen und dann schaun was er bei 4°C am Start so Spannungsmäßig hält wenn man ihn belastet. Natürlich in direktem Vergleich zur 20°C-Starttemperatur. Würde am ehesten was aussagen.
 

Crizz

User
Bei Zimmertemperatur werden die Referenzmessungen gemacht - da gehen Gerd und ich, Peter und andere Tester konform. Dabei werden die gültigen Ratings bestimmt. Ein Akku der echte 30c attestiert bekommen hat muß nicht vorgewärmt werden damit man ihn mit 25c Dauerstrom quälen darf wenn er 20...22°C hat. Also bitte nicht einfach irgendwas hinwerfen, nur weil man irgendwann mal am Rand nen Happen aufgeschnappt hat, ohne den Rest gelesen zu haben. Beim Vorwärmen geht es immer um den Betrieb bei niedrigen Außentemperaturen von deutlich unter 21°C wie z.b. beim Herbstfliegen mit Außentemperaturen von 8 - 12°C oder bestenfalls um bei grenzwertiger Auslegung sicherzustellen, den Akku nicht zu sehr ans Limit zu treiben. Ansonsten ist ein vorwärmen bei Zimmertemperatur nicht nötig.
 

Sika

User
1. Die Dauer der CV-Phase einer Zelle ergibt sich aus dem Ladestrom und dem Innenwiderstand der Zelle (sofern man mit einem Lader mit Balancer lädt). Die chemische Zelle ist voll, wenn die Ladeschlußspannung erreicht ist. Bei LiPos hält die chemischer Zelle dann auch exakt diese Spannung. Lädt man nun eine Zelle mit 10A, die einen Innenwiderstand von 5mOhm hat, dann fallen über dem Innenwiderstand der Zelle 50mV ab, d.h. wenn der Lader außen 4.200V sieht, so sieht die chemische Zelle innen doch nur 4.150V. Durch langsame Reduzierung des Ladestroms verringert man die Spannungsdifferenz über dem Innenwiderstand. Bei 200mA fallen z.B. nur noch 1mV über dem Innenwiderstand ab, d.h. nach Abschaltung des Ladestroms bleibt die Zelle auf 4.199V stehen. Geht man bis 20mA runter, ist die Differenz nur noch 0.1mV - und damit kaum mehr messbar.

Sofern man den Innenwiderstand einer Zelle kennt, so kann man auch völlig ohne CV-Phase laden. Hier im Beispiel mit 5mOhm und 10A hätte man auch alternativ die Ladeschlußspannung in einem reinen CC-Verfahren auf 4.25V (4.20V plus 50mV Innenwiderstandskompensation) einstellen können. Nach Abschaltung der Ladestroms wäre die Zellen dann auf 4.200V geladen gewesen. Im realen Leben sind die Zellen eines Packs aber nicht 100% identisch im Ri und ein bisschen Balancen muss ja auch sein, aber bei intakten Zellen kann man so sicherlich 5-10 Zyklen nach diesem Schema völlig ohne CV-Phase laden bevor man wieder einen CC/CV-Zyklus zum Balancen einlegen sollte.

Der Grund, warum bei der Graphene der CV-Phase so kurz ist, liegt schlicht und einfach daran, dass der Innenwiderstand bei Raumtemperatur schon so extrem niedrig ist. Einen ähnlichen Effekt kann man mit "konventionellen" Zellen erreichen, wenn man sie beim Laden extern etwas vorwärmt - auch dann sinkt der Ri und damit die Dauer der CV-Phase.

2. Laden mit höheren Ladeströmen als 1-2C verändert die Spannung der Entladekurve nicht. Nicht sofern die Zellen nicht durch den höheren Ladestrom auch gleichzeitig erwärmt werden. Der gesichtete Effekt geht dann aber allein auf die Erwärmung zurück, nicht auf den höheren Ladestrom! Den gleichen Effekt kann man auch mit normalen Ladeströmen und externer Erwärmung auf eben die erreichte Temperatur erzielen.

3. Es ist doch immer wieder schön zu sehen, wenn reine Innenwiderstandsmessungen sich dann auch in Messkurven wiederspiegeln ;-).

Gruß,
Jörg
 

Crizz

User
Ron, du mußt das andersherum betrachten. Außerdem stimmt die Zahl nicht ganz. Ein Lipo hat bei 10° höherer Temperatur nur noch den halben Ri-Wert. Bei 10°C weniger ist der Betrag des Ri doppelt so hoch. Deshalb sind Temperaturen um 0° für den normalen Einsatz so desaströs, in den Packs fällt die 4-fache Verlustleistung gegenüber Raumtemperatur ab.

Und zu unseren Messaufbauten : irgendwo muß man eine Referenz anlegen. Und die liegt nunmal bei Raumtemperatur. Um diese Temperatur herum dürfte auch der häufigste Einsatz der AKkus erfolgen, und mit irgendwelchen Referenzen muß man auch seine Antriebe und Versorgung dimensionieren können. Wenn man das nur auf vorgeheizte Packs bezieht wird es sehr schnell zu einem gefährlichen Spaghat, weil keinerlei Reserven mehr da sind.
 

Sika

User
Ron, du mußt das andersherum betrachten. Außerdem stimmt die Zahl nicht ganz. Ein Lipo hat bei 10° höherer Temperatur nur noch den halben Ri-Wert. Bei 10°C weniger ist der Betrag des Ri doppelt so hoch.
Das kann man so pauschal nicht (mehr) sagen. Mit dem ESR-Meter gemessen liegt der Innenwiderstand der Graphene 5000 65C liegt bei 22°C bei 1.30mOhm, bei 40°C bei 0.85mOhm. Insbesondere der Wert von 1.3mOhm bei 22°C ist im Vergleich zu 5000er Zelle mit älterer Chemie bemerkenswert. Die besten Zellen älterer Chemie schafften Werte um 1.3mOhm erst bei ca. 35°C.

Jörg
 

Crizz

User
Sorry @ Jörg - ich meinte das auf herkömmliche LV-Lipos bezogen. Das hat natürlich nicht zwangsläufig Gültigkeit für HV-Lipos, für Spezial-Mixturen für niedrige Anwendungstemperaturen oder andere Chemische Zusammensetzung wie Graphene oder Nano-Carbon-Strukturen. Von daher auhc sorry für´s abdriften, es war bezogen auf die allgemeine Äußerung bzgl. Vorwärmen und Ri. Hier wird es bei den Graphene natürlich nochmal interessant zu ermitteln, wie sich der Ri bei höheren wie auch niedrigeren Temperaturen verhält im Vergleich zu Standard-Lipos.
 

Gerd Giese

Moderator
Teammitglied
Start bei #22, 30, 31, 37, 42, ...

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Moin,
auf besonderen Wunsch unserer Graphene Besitzer hier mal eine Aussage zur Schnellladung ob es überhaupt Sinn macht
und wie effizient es ist mit diesem LiPo-Typ eine Schnellladung oberhalb 2C zu praktizieren.
Haben die Lindinger HV-Lipos schon gezeigt wie umgekehrt proportional sich die Ladezeit zur steigenden Laderate umsetzen lassen.
Am Beispiel des letzten Diagramms: http://www.rc-network.de/forum/cont...4-35Volt-Zelle)-von-Lindinger-im-Hochlasttest
Im Zahlen (über'n Daumen): doppelte Laderate = halbierte Ladezeit ... so die Theorie bisher!
... aber, bitte beachten ...
Die Ladeendtemperatur, die hier bedingt durch deren Innenwiderstand natürlich höher liegt. Bei 8C immerhin 35°C! (da kann man sich eine Vorwärmbox fast sparen)

... setzt die Graphene eine dicke Schippe oben drauf...
Mein Referenzlader (seit Anbeginn des P3 Erscheinens) ist der Pulsar 3. Er schafft "nur" 25A und somit endet diese Skala hier bei 8C:
(... werde wohl für die nächste Generation von LiPos - wer weiß was da noch kommt - den Junsi-4010DUO im Parallelbetrieb nehmen, dann wären bis 40A Ladestrom möglich)

Hier das Ladediagramm der Graphene 3s-3000mAh/65C mal mit 2Ccharge - 4Cc - 8Cc, immer bei CV/10 Abschaltung.
Die Parameter waren: Start immer bei ca. 20°C und 3,73V/Z ... immer 6Std. Ruhephasen dazwischen ... Umax: 4,20V/Z ... CV/10 Abschaltung
(also keine CV/10 konstant bezogen auf die 3A Zelle - hier wären das dann immer bei 0,3A):

Hier die originalen Ladediagramme:
H_Graphene-orign-2Cc-4Cc-8Cc.jpg

... und hier die statistische Zusammenfassung. Ich habe hier versucht mit wenigen Diagrammen den Zusammenhang so übersichtlich
wie möglich darzustellen:
H_Graphene-2Cc-4Cc-8Cc.gif
Ich glaube das Diagramm und dessen Werte sprechen Bände (und zu Erinnerung bei 2C Ladungen: Üblicher CV-Phasenanteil um die 10%)! :eek:

Für diejenigen, die das nicht sofort erkennen, eine Zusammenfassung:
  • 2C Ladung beendet bei CV/10 nach 29:22Min. Die Temperaturerhöhung dabei ca: 2°C (von 20°C auf 22°C).
    Lade-Effizienz hier bis auf 2415mAh, davon eine CV-Phase von gerade mal 3% (sensationell niedrig)!
  • 4C Ladung beendet bei CV/10 nach 15:26Min. Die Temperaturerhöhung dabei ca: 3°C (von 20°C auf 23°C).
    Lade-Effizienz hier bis auf 2402mAh, davon eine CV-Phase von gerade mal 5% (sensationell niedrig)!
  • 8C Ladung beendet bei CV/10 nach 08:28Min. Die Temperaturerhöhung dabei ca: 5°C (von 20°C auf 25°C).
    Lade-Effizienz hier bis auf 2397mAh, davon eine CV-Phase von gerade mal 8% (sensationell niedrig)!
Das ganze bei gerade mal 18mAh Kapazitätsverzicht - ich meine vernachlässigbar, da diese geringe Differenz auch als
Messtoleranz (die Differenz hier geringer als 1% !!!) unter gehen könne!

Ergo: Für mich bis dato. die "gesündesten" Werte die ich bisher messen konnte! Fakt ist, dieser LiPo-Type darf
gerne bis mindestens 8C Vorort Schnell geladen werden. Es ist nicht verwunderlich, bei den diesen niedrigen
Innenwiderständen der Graphene. Klasse HK, wirklich mal was positiv Neues!

Ich praktiziere schon seit einer gefühlten Ewigkeit ausschließlich Vorort zwischen 3C-4C Schnellladungen, je nach Zellentyp nach dem Motto:
Wer mehr als zwei gleiche Akkus hat macht was falsch! ... so kann ich fast nahtlos fliegen mit IMMER super frischen LiPos! Ein mal ausgeliehener
6s-5000mAh (knapp 3J alt, die Kollegenlipos nur 1J alt) beim Kollegen, erbrachte Entzücken und er konnte diesen Powerüberschuss nicht
glauben - denn, er immer nach dem Motto: Nur zu Hause Vorladen und dann die ganze "Batterie" an Akkus leer fliegen! Nachteil meiner Methode:
Man muss Vorort auch Laden können! Aber das gesparte Geld der nicht gekauften LiPo-Packs darf gerne in "vernünftige Ladetechnik" investiert
werden. ;)


... was folgt: Anfang der kommenden Woche noch die Höchstlastdiagramme.
 
Zuletzt bearbeitet:

Sika

User
Also die gleiche Relation wie bei meinen herkömmlichen LiPos. Bei ca. 20° um 50% mehr Innenwiderstand als bei 40°.
Auch das kann ich so nicht bestätigen. Die Generation 2015 (HK Bolt) war ja bzgl. niedrigen Temperaturen schon ein Schritt nach vorn, aber eben noch nicht so extrem wie die Graphene. Werte der Bolt 5400: 1,7mOhm bei 22°C, 0.9mOhm bei 40°C.

Bolt: 1.7 -> 0.9 = -47%
Graphene: 1.3 -> 0.85 = -35%

Der minimale Innenwiderstand (erreicht bei 55-60°C, d.h. an der zulässigen Grenztemperatur) hat sich in den letzten 5 Jahren kaum verbessert, aber die Kurve hin zu tiefen Temperaturen wird immer flacher, d.h. auch bei kalten Temperaturen sind die Innenwiderstände nun schon extrem gut. Warme bis heiße LiPos waren seit Jahren schon extrem viel leistungsfähiger als vorherige Akkutechnologien (NiXX), bei niedrigen Temperaturen (Raumtemperatur bzw. übliche Außentemperaturen) war die Belastbarkeit aber immer noch leicht eingeschränkt, z.B. in Elektromobilen, elektrischen Werkzeugen oder auch Photoapparaten.

Daher richten sich die Forschungsaktivitäten derzeit in die Verbesserung die Tieftemperaturnutzung (damit einher geht eine verbesserte Schnellladefähigkeit) und natürlich noch in die Erhöhung der Energiedichte sowie verbesserte Zykenzahlen. Leistungsdichte (=Hochstromfähigkeit) ist kaum ein Thema, da sie nur in extrem kleinen Bereichen notwendig ist (extreme Anwendungen im Hobby und evtl. Rennsport als e-Booster - F1 oder LeMans).

Im Rahmen der Verbesserungen der Niedrigtemperatur-Leistungsfähigkeit ist allerdings zu beachten, dass die verwendeten Elektrolyten idR weniger gut mit hohen Temperaturen klar kommen, d.h. wurden die LiPos vor 10 Jahren erst bei 85-90°C zu Kugelfischen, so kommen die aktuellen Generationen schon bei 50-55°C an ihre thermischen Grenzen und werden dick bzw. "fluffig", d.h. nehmen Schaden. Durch den flacheren Kurvenverlauf Ri-vs-Temp. verbreiterte sich das nutzbare Temperaturfenster dennoch, d.h. man muss idR die Grenzen nach oben nicht mehr ausreizen - sollte sie aber trotzdem kennen.

Jörg
 

Sika

User
Das ganze bei gerade mal 18mAh Kapazitätsverzicht - ich meine vernachlässigbar, da diese geringe Differenz auch als Messtoleranz (die Differenz hier geringer als 1% !!!) unter gehen könne!

Weil sich das Ladeende (bei C/10) auf den jeweiligen Anfangsladestrom bezieht, hört der Lader bei höheren Laderaten auch schon bei höheren Strömen auf zu laden. Würde man im Lader die Abschaltung nicht in Anteilen des Anfangsstroms sondern als feste Stromangabe z.B. "wenn 20mA erreicht sind" angeben können, dann dürften allen Verfahren einen noch ähnlicheren Füllrad erreichen - wobei sich dann die CV-Phase natürlich zusätzlich mit höheren Laderaten verlängern würde. Siehe dazu das Post von gestern, wovon die Länge der CV-Phase abhängt.

Jörg
 
Werte der Bolt 5400: 1,7mOhm bei 22°C, 0.9mOhm bei 40°C.

Das wären dann also bei 20° um satte 100% mehr Innenwiderstand als bei 40°.
Also schon bei wohligen 20° der doppelte Widerstand => Vorwärmung dringend erwünscht.
Das ist rekordreich in diesem Thread (auch wenn die Zahlen in Milliohm gut sind).
 

Gerd Giese

Moderator
Teammitglied
Du sagst es und Jörg, rate warum ich extra "das" geschrieben habe - ich kenne ja allmählich was immer folgt (fett von mir)! :p;)
CV/10 Abschaltung ... (also keine CV/10 konstant bezogen auf die 3A Zelle - hier wären das dann immer bei 0,3A): ...
... und genau darauf zielte es ab! Jörg, einfach mal im Ganzen verstehen was ich schreibe bzw. damit meine ... ;)

@Ron Dep und Jörg - ich weise darauf hin, dass hier das Thema lautet: Turnigy Graphene Packs
Hier wird nicht abgedriftet! :-(
 
Zuletzt bearbeitet:

Sika

User
Das ist ja das "Problem" Gerd: von dem was du schreibst kann zumindest ich nicht darauf schließen was du denkst... ;)

Hab grad nochmal in älteren Daten gestöbert: eine Verdopplung des Innenwiderstands von 40°C auf 20°C war die letzten Jahre bei den guten Zellen durchaus normal, davor war es noch stärker. Es ist daher bemerkenswert und passt sehr wohl in den Thread über die Graphene, dass dies hier nicht mehr der Fall ist. D.h. hier haben wir es tatsächlich mit einer signifikant anderen Chemie zu tun, deren Ri hin zu kälteren Temperaturen nicht so stark ansteigt.

Jörg
 
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