Memory Effekt bei NiMH-Zellen ?

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Peter Rother

User
Hallo,

ich benutze seit 1996 Duracell 3500mAh NiMH 10er Packs und dachte sie haben keinen Memory Effekt.... eben dachte ich...

Neulich konnte ich unheimlich interessanten Aufsatz ueber NiMH direkt von Duracell lesen:

http://www.duracell.com/OEM/Pdf/others/TECHBULL.pdf

Bitte lese die Seite 11 ueber 'voltage depresion' oder 'memory effekt'. Meine Frage hierfuer:

habt Ihr den Memory Effekt, Verkleinern der Akkukapazitaet, wenn man staendig nur Teilentladungen durchfuehrt , beobachten?

Zeigen die NiMH Hochstromzellen von Sanyo oder Panasonic solches Verhalten? (benuzte selbst 10x3000mAh Pack)

Kennt jemand aehnlichen Aufsatz von Sanyo?

Auf Eure rege Praxisberichte habe ich abgesehen :)
 
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AchimS

User
Also ich konnte den Effekt bei meinem letzten Handy mit NiMH Zellen sehr deutlich beobachten. Das hatte auch extra einen Entlademodus. Ist jetzt aber 5-6 Jahre her.

Achim
 
Ulrich Horn

Ulrich Horn

Moderator
Teammitglied
Moin,

interessante links!
Ich vertrete schon lange die Ansicht, dass der 'Memory-Effekt' im Modellbau praktisch nicht existiert.
Am besten gefallen hat mir folgender Satz, frei übersetzt etwa:

"Zunächst mal ist der Begriff 'memory Effekt' ziemlich unwissenschaftlich. Die Leute tendieren dazu, jeden Ausfall eines Akkus diesem Effekt zuzuschreiben" (WPP)

Wenn man überlegt, wie viele Hobbypiloten ihren Akku nach der Landung noch leergeigen, "um dem 'Memory-Effekt' vorzubeugen" ;)

Eine 'voltage depression' ist allerdings deutlich zu beobachten. Meine NiMHs (700 und 1600 Twicell, die 3000er Pana habe ich noch nicht lange genug) haben über 2 Jahre regelmäßiger Aufzeichnung inzwischen bis zu 5% an Spannungslage bei der Entladung verloren.

Ob dies tatsächlich wie angegeben reparabel ist, werde ich in den nächsten Tagen ausprobieren.

Grüße, Ulrich Horn
 
P

Peter Rother

User
Hallo

interessant nicht wahr...

@ Spunki,

ich nehme an, dass Du nicht den Memory-Effekt, was immer er darstellen soll, beobachtest, sondern ganz normalle Alterung eines Akkus, unabhaengig davon ob NiCd oder Li-Ion. Bei optimalle Benutzung werden sie vom Hersteller so getrimmt, dass 500 Ladezyklen sie auf 80% der Kapazitaet bringen.

@ Ulrich,

ich habe auch in der RC-Praxis keinen Memory-Effekt beobachtet. Hoechstwahrscheinlich wegen der hohen Stroeme. Bei den kleinen Mignion-Zellen und sehr sporadische Benutzung, wo man immer zuerst vollladen will, koennte ich es mir gut vorstellen, aber nur bei NiCd... dachte ich.

Noch ein Paar Artikeln von Herr Buchman/CADEX

http://www.cadex.com/gen_arch_grmn.asp
 
S

Spunki

User
Bei meinem NiMh-Handy Akku glaubte ich auch diesen Effekt zu bemerken - der war dann auch bald hinüber ...

Jetzt hab ich einen LiIo drinnen und schön langsam glaube ich auch hier diesen Effekt zu bemerken - nach typischer Einschaltdauer des Handys (also tagsüber) geht die Spannungsanzeige am Abend so gegen 1/2 - wird das Handy weiterhin betrieben und nicht wie üblich über Nacht geladen so kanns passieren das die Spannungsanzeige nach Durchbruch dieser Schwelle wieder auf 3/4 steht!

Was soll das sonst sein? - bei NiCd ja schon öfters beobachtet ...

Grüße Spunki
 
Ulrich Horn

Ulrich Horn

Moderator
Teammitglied
Hallo,

dann wollen wir doch noch mal einen näheren Blick auf den ominösen 'Memory-Effekt' werfen ;)

Bekannt geworden ist er wohl in den 60ern in der Raumfahrt. Die gleichförmige zyklische Belastung bei Erdumrundungen (Solarstrom und Ladung im Tagbereich, Entladung im Nachtbereich) führte dazu, dass die verwendeten NiCds nach einiger Zeit nur noch genau die zyklisch entnommene Kapazität lieferten, und nicht die ursprünglich vorhandene.

In den 80ern trat etwas auf, was man als 'Schnurlos-Syndrom' bezeichnen kann. Akkus von Mobiltelefonen hatten oft eine kurze Lebensdauer. Auch hier wurde von 'Memory-Effekt' gesprochen, obwohl die Ursache eher im ständigen Verbleib des Akkus in der Ladeschale (ohne echte Entladung) in Verbindung mit den damals üblichen einfachen Lademimiken lag.

Die ursprüngliche 'NASA'-Form des Memoryeffeks hängt wohl mit einem chemischen Prozess an der Kathode zusammen, der auftritt, wenn immer an der selben 'Stelle' von Entladung in Ladung übergegangen wird. Nach einiger Zeit entsteht hier eine Struktur, die den Rest der Kathode vom chemischen Prozeß abkapselt. Das ist aber in der Modellbaupraxis nicht zu reproduzieren.

Das 'Schnurlos-Syndrom' ist von einer anderen Qualität. Im entladenen Zustand besteht die Kathode aus Nickel, beim Laden wird sie in mikrokristallines Nickeloxid verwandelt. Fakt ist wohl, dass das oxydierte Nickel der Kathode in geladenem Zustand sich langsam in der Kristallstruktur zu größeren Kristallen hin umwandelt. Wird ein Akku über längere Zeit nur zum Teil entladen, setzt sich diese Umwandlung im nicht benutzten Teil der Kathode fort.

Soll dann dieser 'unbenutzte' Teil des Akkus doch irgendwann verwendet werden, bricht aufgrund der geringen Oberfläche der Makrokristalle die Spannung zusammen.

Wenn es heisst, NiMHs hätten keinen Memory-Effekt, bezieht sich das nur auf die NASA-Variante. Das 'schnurlos-Syndrom' betrifft sie genauso wie NiCd-Akkus, denn es findet an der Kathode statt, die sich nicht von der bei NiCds unterscheidet.

Grüße, Ulrich Horn
 
Ulrich Horn

Ulrich Horn

Moderator
Teammitglied
Nicht zu fassen, funktioniert tatsächlich!

Um mich mal selbst zu zitieren:
'Ob dies tatsächlich wie angegeben reparabel ist, werde ich in den nächsten Tagen ausprobieren.'
Ich beziehe mich hier auf das in der Duracell-Doku angegebene und von Isidor Buchmann (Cadex, siehe obige links) ähnlich für NiCd vertretene Verfahren, durch niederstromige Tiefentladung auf 0,4 V/Zelle der 'voltage depression' entgegen zu treten.

Ich hab' mir vier Spezialfälle herausgegriffen, Alle regelmäßig mit 'intelligenten' Ladern gepflegt und vermessen, besonders vor diesem Versuch. Angaben zur Kapazität bezogen auf Entladung mit 1C auf 1V/Zelle, Spannungslage gemessen nach 20 min Entladung bei 1C:

1. ein 8 x Twicell 700 Pack, gut 2 Jahre alt, eingesetzt in Slowflyern mit max. 4A. Kapazität Anfangs 640 mAh, heute 570 mAh. Vergleich der Entladekurven über 2 Jahre zeigt ein kontinuierliches Nachlassen der Spannung um inzwischen ca. 5%.

2. ein 8 x 1700SC Senderakku, Alter unbekannt, seit 1 1/2 Jahren gebraucht in meinem Besitz.
Kap Anfangs 1600 mAh, heute 1500mAh. Besonderes: nur vierteljährlich entladen, ansonsten mit Reflexverfahren nachgeladen.

3. ein 8 x 1800SC Senderakku, 2 Jahre alt. Kap Anfangs 1850 mAh, heute 1800mAh. Spannungslage heute um 5% geringer als vor zwei Jahren. Besonderes wie 1.

4. ein bei mir üblicher 1900SCR hochstrom-6Zeller, 2 Jahre alt. Kap ursprünglich 2050mAh, heute 1950 mAh. Oft benutzt, Spannungslage ca. 5% geringer.

Das Ergebnis war verblüffend! Bei sämtlichen Akkus war die Spannungslage deutlich besser, z.T. wurden die Werte von vor 2 Jahren erreicht. Eine entsprechende Verbesserung der Kapazität war bei den Akkus 3 und 4 zu beobachten. Mal sehen, was ich da bei 1 und 2 noch hinbekomme.

Wieder was gelernt :)

Grüße, Ulrich Horn
 
S

Spunki

User
Hallo

Egal jetzt ob "Memory-Effekt" oder "schnurlos-Syndrom" konnte (kann) ich gelegentlich auch bei meinem LiIo-Handy-Akku nach Durchschreiten eines Tagesverbrauches einen Spannungsanstieg beobachten! d.h. die Akkuanzeige geht plötzlich von 1/2 wieder auf 3/4 hinauf ... das Handy liegt dabei am selben Ort und es wird dazwischen auch nicht gesprochen ... also der Akku "erholt" sich irgendwie? ... seltsamerweise gibts auch im Handy einen eigenen Menüpunkt "Akku-Pflege" bei dem der Akku gelegentlich vollständig entladen werden soll ...

Den selben Effekt konnte ich auch schon mal bei meinem Akku-Handsaubsauger (NiCd) beobachten der ständig an der Ladestation hing ... nach kurzer Zeit Dauerbetrieb sank die Drehzahl rapide und man glaubte der Akku sei leer - blieb man dennoch weiterhin am Einschaltknopf stieg die Drehzahl dann wieder sehr deutlich an und blieb dann ewig konstant ...

Grüße Spunki
 
N

Norbert Eisert

User
Hallo,

intressantes Thema, das....

Seit ich ein ALC 7000 habe und mal großspurig im Freundeskreis erzählte, daß ich nun jeden Akku wiederbeleben könnte :) läuft das Gerät mit den unterschiedlichsten Akkutypen eigentlich im Dauerbetrieb.

Dabei sind hauptsächlich zwei unterschiedliche Akkuanwendungsfälle, die ich zum "Regenerieren/Auffrischen" bekomme:
1.Schrauberakkus
2.Akkus(meist AA) so aus dem Hausgebrauch

Anfangs hab ich das Alles noch schön mit Kurven dokumentiert.
Schrauberakkus kennen eigentlich keinen Memoryeffekt, da sie eh meist "runtergeknüppelt" werden.Hochwertige Maschinen haben auch einen guten Lader.Dort ist keine Kapazitätserhöhung machbar(meine Erfahrung). Ein 5 Jahre alter Schrauberakku, der nur noch 70% seiner Nennkapazität hat, ausserdem eine miese Spannungslage, lässt sich auch nicht mehr wiederbeleben. Ich gehe davon aus, daß da das Lebensalter erreicht ist.
Anders bei den "Haushaltakkus" aus Telefonen,Fernbedienungen,27Mhz-Spielzeugen.
Dort ist fast immer eine Regenerierung auf Nennkapazität möglich( Ausnahmen bestätigen die Regel).
Dieses würde Ulrichs Statement bestätigen und ausserdem bedeuten, daß hohe Entladeströme und viele Zyklen(Schrauber)keinen Memoryeffekt aufkommen lassen.Hingegen eine permanente Ladung mit geringer Entladung den Akku schädigen, was aber reperabel ist.
Das ist aber, glaube ich, hinlänglich bekannt... :)

Aber auch bei den wenigen NiMH`s in Mignonform, die ich bis jetzt hatte, konnte ich das "Schnurlossyndrom" beobachten.

Ein, wie ich finde guter Link: hier

[ 05. August 2002, 08:21: Beitrag editiert von: Norbert Eisert ]
 
F

Frank R

User
Hallo Peter,

das Paradebeispiel für den mit Voltage depression bezeichneten Effekt ist der oft gerügte 3000-er NiMh-Senderakku von Saft in den Sendern von Graupner.

Bei meiner mc22 habe ich versucht, den Ladezustand der Einzelzellen durch nachladen bzw. überladen mit kleinem Strom (ca. 100 mA) gleich zu halten. Nach ca. 3 Monaten kam dann aber der Ärger, den viele haben:
1) Die Betriebszeit von anfangs über 11 h wurde immer kleiner, schließlich um 6 h .
2) Die Spanung stieg nach dem Ausschalten des Senders wieder etwas an, so dass die automatische Ladeerkennung die Betreibszeituhr auf 0 setzte, obwohl gar keine Ladung erfolgt war.

Ich habe dann die Batterie nochmals vollgeladen, mit kleinem Strom eine Ausgleihsladung gemacht und mit 0,5 A auf 8 V entladen. Ganze 1,7 Ah kamen noch heraus.
Daraufhin habe ich die Batterie mehrere Stunden auf 8,5 Volt gehalten. Danach laden mit 1 A und erneut entladen mit 0,5 - und siehe da, sie hat immerhin 2,8 Ah ausgespuckt! Jetzt ist auch das unschöne Zurücksetzen der Betriebszeituhr wieder weg.

Ob ich mit dem Verfahren längerfristig klarkomme, weiß ich noch nicht, ich werde berichten.

Gruß,
Frank
 
P

Peter Rother

User
@ Norbert

> daß hohe Entladeströme und viele Zyklen

das haben wir bei den Flugakkus, wie ich schon sagte, deshalb erleben wir den Memory-Effekt nicht.

@ Frank

die Geschichte mit dem Senderakku, ist immer ein klassisches Beispiel, speziel dass die "unnoetige" Diode in der Plusleitung, das Entladen des Senderakkus unmoeglich macht. Deshalb ist die Diode bei mir schon immer kurzgeschlossen, um jede Paar Monate eine Frischkur dem Akku zu verpassen.

Du hast sehr schoen gezeigt, dass man den Akku ganz gut beleben kann, also war es ein Memory-Effekt und keine Alterung. Jetzt wird der Akku sich wieder errinern, dass er 3Ah auf dem Kleid geschrieben hat.

Gruss Peter
 
N

Norbert Eisert

User
Hallo Männers,

wie es der Zufall so will..... :cool:

Heute, kurz nach meinem Posting oben, bekam ich einen Li-ion nebst Ladegerät und Camera mit der Aussage:"geht nur noch kurze Zeit. Akku hin?"

Den Akku (Panasonic 700 mAh)hab ich im originalen Lader bis zum Abschalten belassen und dann mit dem ALC mit 200mA (das kam mir gebräuchlich vor)entladen.
Anzeige des ALC : 0,48 Ah entnommen!!
Und das, obwohl ich ihn eigentlich im originalen Lader "voll" geladen hatte!!
Nun muß ich mal sehn... ich bin mir noch nicht schlüssig, mit welchem Ladeprogramm und Strom ich den jetzt " behandle" :D
Vielleicht hat jemand nen Tip? Peter,Uli?

Aber jedenfalls scheint es ja -siehe Spunki,oben- auch bei Li-ion vorzukommen....
 
Reinhart Thalheim

Reinhart Thalheim

Vereinsmitglied
Will auch was sagen!

Vor 10 Jahren kaufte ich mir einen Sony Camcorder mit damals hochmodernen Li-Ion-Info Akkus. Klasse! Versprochene durchschnittliche Aufnahmedauer etwa 1h, realistisch ca. 25min, als der Akku 1000mAh neu war.

Als ich mir den 3. Akku kaufte (immerhin jeweils 145,-DM), weil der erste mir unmittelbar nach dem Vollladen gerade noch sagen konnte, daß er leer ist, hatte ich die Nase gründlich voll. Also MPX-Stecker an 1700mAh NC Panasonic-Pack gelötet, Netzkabel gekappt und an Akku Pack gesteckt. Und siehe da, gemütliche Stunde auf Band mit Ein- und Ausschalten, Zoomen usw. bewerkstelligt und der Akku war noch lange nicht leer. Ich habe dieses Problem einer Video-Zeitung beschrieben aber keine Antwort, auch nicht von Sony.

Ich bin also von Li-Ion Zellen geheilt, vielleicht war ich damals auch nur eins der Versuchskaninchen und heute ist alles besser.

Gruß Reinhart
 
Ulrich Horn

Ulrich Horn

Moderator
Teammitglied
@Frank: Der beschriebene Effekt mit dem NiMH-Senderakku hat weder mit Memory noch mit 'voltage depression' zu tun. Manche NiMH-Typen haben nicht nur eine exorbitant hohe, sondern auch weit streuende Selbstentladung. Das führt bei der typischen 'Pufferanwendung' (immer nur zum Gebrauch nachladen) zu ziemlich unterschiedlichen Ladezuständen der Einzelzellen. Der Sender ist mit seiner Spannungsabschaltung nicht geeignet, eine Entladung durchzuführen. Daher halte ich NiMH als Senderakku für eher ungeeignet, es sei denn, man führt (wie von Peter Rother beschrieben) regelmäßig komplette Entlade-/Ladezyklen durch.

@Reinhart:
Li-ion-Akkus altern stark, und zwar unabhängig von der Benutzung und Pflege. Nach drei, vier Jahren sind sie hin.

Grüße, Ulrich Horn
 
Ulrich Horn

Ulrich Horn

Moderator
Teammitglied
Moin,

inzwischen hat sich meine Euphorie aus dem Beitrag vom 2.8. deutlich abgekühlt :(
Nach dem Zyklus

Entladen -> niederstromiges Entladen auf 0,4 V/Zelle -> Laden -> niederstromiges Überladen

hat ein älterer, computerladergepflegter Pack zwar eine deutlich bessere Spannungslage, aber leider auch ein deutlich unangenehmeres Ladeendverhalten, in Form einer ausgeprägteren Treppenkurve. Bei dem einen oder anderen 8-Zeller reicht das schon zur Umpolung einer Zelle bei Entladung mit 1C auf 0,9 V/Zelle (Standard-Meßentladung), was vor dem Zyklus nicht der Fall war.

Wie kommt das? Hier meine Vermutung:
Es gibt immer Differenzen in den tatsächlichen Kapazitäten einzelner Zellen eines Packs. Diese werden mit den Jahren eher größer als kleiner, so daß die Umpolgefahr mit dem Alter zunimmt.
Dem wirken zwei Effekte entgegen:
1. Beim Laden mit einem Computerlader werden die Zellen größerer Kapazität nicht ganz voll. Dadurch gleicht sich die Kapazität des Packs der der schlechteren Zellen an.
2. Beim Entladen auf 0,9V/Zelle werden die Zellen größerer Kapazität nicht ganz leer. Das fördert die Bildung großer Kristalle an der Kathode, so daß sie etwas Kapazität einbüßen und sich so ebenfalls den schlechteren Zellen angleichen.
Beide Effekte zusammen schaden dem Pack nur insoweit, als Kapazität und Spannungslage immer weiter abnehmen, und zwar angeglichen an die schlechtesten Zellen des Packs. Eine Umpolung bei Hochstromentladung wird aber vermieden, und so eine lange Lebensdauer möglich.

Der o.a. Zyklus trennt die Kapazitäten der Zellen wieder, und das kann dazu führen, daß die nächste Hochstromentladung die schwächsten Zellen killt. So hat man nur wenig Freude an der besseren Spannungslage.

Daraus ergeben sich einige interessante Schlußfolgerungen:
- Die Größe der 'voltage depression' (von manchen auch als Memoryeffekt bezeichnet ;) ) hängt gerade bei moderner Ladetechnik von den Kapazitätsdifferenzen der Zellen eines Packs ab. Benutzer selektierter Qualitätspacks haben folglich damit die geringsten Probleme.
- Der o.a. Zyklus macht nur Sinn, wenn er auf kapazitiv hinreichend gleiche Packs angewendet wird. Das kann auch auf gute, ältere Packs zutreffen.. bei neueren sollte es ebenfalls gegeben sein. Schlechten älteren Packs kann er hingegen schaden.

In Zukunft werde ich die Auswirkungen der konsequenten Anwendung des Zyklus auf neue Akkus untersuchen; es wird auch interessant sein, ob die Anwendung von nur Teilen davon auf ältere Packs ohne schädliche Nebenwirkungen ist. Das wird aber eine Weile dauern..

Grüße, Ulrich Horn
 
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