Lifepo4-Akku bauen

10Ah-Akku mit Headway-Rundzellen

Headway-Zellen und BMS vormontiert

 

Meine Ausrüstung ist hier zu finden: Ausrüstungsliste mit Links

 

Hinweis:

Wer keine Ahnung von der Lipo-Materie hat, sollte auf jeden Fall die Finger davon lassen! Der Nachbau und das Ausprobieren dieser Tipps erfolgt auf eigene Verantwortung – ich schließe jegliche Haftung aus! Siehe auch die Warnhinweise am Ende dieser Seite!

 

Hinweis:

In diesem Beitrag werden interne und externe Links verwendet. Interne Links führen auf meine eigene Website und sind nicht näher gekennzeichnet. Externe Links zu Amazon sind mit einem zusätzliche Hinweis gekennzeichnet. Wer Produkte über diese Links bei Amazon erwirbt zahlt nicht mehr aber ein kleiner Teil des Erlöses kommt mir zugute. Vielen Dank für die Nutzung!

 

Wozu den Akku?

Wie bereits in diesem Beitrag beschrieben, brauche ich für mobile Anwendungen – z.B. den Amateurfunk – ausreichend Energie, um auch ohne Steckdose arbeiten zu können. Hier nun die zweite Variante mit einem Lifepo4-Akku und einem Solarlader, welcher dafür ausgelegt ist.

 

Voraussetzungen

Der Lifepo4-Akku muss mit einem BMS-System (Batteriemanagementsystem) ausgestattet werden, um Kurzschluss, Überspannung (Lader) und Tiefentladung zu vermeiden. Weiterhin muss das BMS einen Balancer haben, um mit einem Lader ohne Balancer laden zu können (also PCB + Balancer in einem System). Für die Lötarbeiten muss mindestens ein 80W-Lötkolben vorhanden sein, wenn die Zellen mit Lötfahnen ausgerüstet sind, sonst braucht man eine größere Leistung oder nutzt die verschraubbaren Headway-Zellen. Ich habe mich für Lötfahnen in Z-Form entschieden, weil ich einen flachen Akku benötige, welcher möglichst kompakt ist. Die Schraubvarianten haben größere Abmessungen.

Achtung! Die Akkus haben eine enorme Energiedichte und die Anschlüsse sind jederzeit freiliegend, so dass während der Arbeiten immer darauf geachtet werden muss, dass kein Kurzschluss entstehen kann!

 

Vergleich des Headway-Akkus mit einer Mignon-Zelle

 

Material

Folgendes Material habe ich verbaut:

• 4 Stück LiNANO 10 Ah 3,2V LiFepo-Rundzelle, SL-FHW-38120LE (hier ein kleineres Set (Amazon))
• BMS 4S 40A LiFePO flach, mit Balancer und Temperatursensor
• Polyamid-Klebeband (Amazon) 20mm breit
• XH-Buchse 5-polig (Amazon) mit Kabel (zur Spannungsmessung – nicht zum Laden!!!)
• PVC Schrumpfschlauch (Amazon) Blau transparent, 175 mm x 0,13 m
• XT-60 Stecker und Buchse (Amazon)
• Silikonkabel (Amazon) 6mm2 und 2,5mm2
• Votronic Solar-Regler MPP 165 Duo Digital (Amazon)
• Flachsicherungshalter (Amazon) mit Kabel 6mm2

 

fast das komplette Material

 

Daten des Akkus

• Kapazität: 10Ah
• Nominale Spannung: 3,2V
• 
Ladeschluss Spannung: 3,65V
• 
Entladeschluss Spannung: 2,5V
• 
Dauer Entladestrom: 5C
• max. Peak Entladestrom: 10C
• 
max. Ladestrom: 4C
• Ladeart: CC/CV
• Ladezyklen 100% DOD: 1500 bei 1C
• 
Ladezyklen 80% DOD: 2000 bei 1C
  Innenwiderstand: < 6 mOhm
• Gewicht: ca. 335g
• 
Format: 38mm rund, 120mm Länge

 

Vorbereitungen

Die Akkus müssen vermessen und bei Bedarf auf ein gleiches Spannungsniveau gebracht werden. Dazu muss jede einzelne Zelle mit einem geeigneten Lifepo-Lader geladen werden – z.B. auf die Storage-Spannung, damit nicht zu viel Energie in den Zellen ist, da sie dann noch gefährlicher sind beim Aufbau.

 

Spannungsgleichheit herstellen

 

Löten des Packs

Die Zellen immer auf eine geeignete Unterlage ablegen und metallene Gegenstände fernhalten! Zwischen den Zellen einen Schutz aufbringen – ich habe Hypalonhaut von ca. 1mm Dicke benutzt – sie ist fast unzerstörbar und hält die Akkus auf Distanz. Warum? Der Becher ist der Minuspol und nur von einem mickrigen Schrumpfschlauch geschützt.

 

Berührungsschutz zwischen den Zellen

 

Ich habe die Zellen so zusammengesetzt, dass die Lötfahren im Winkel von 90 Grad zueienander stehen. Dadurch kann ich weit entfernt von der Zelle Löten. Die Fahnen sind hier doppelt – also die obere Fahne jeweils so kürzen, dass man sie gut zuammenlöten kann. Unbedingt dicke Pappe unterlegen, damit der Schrumpfschlauch geschützt ist und man keinen Kurzschluss herbeiführt.

 

Fahnen im rechten Winkel

 

Die Kabel der XH-Buchse mit einem parallelen Kabel verlöten (nur die 3 mittleren Kabel), denn das Kabel der XH-Buchse muss zum einen an den jeweiligen Pluspol und dann auch auf das BMS gelegt werden. Also werden die 3 mittleren Kabel der XH-Buchse um ein weiteres Kabel verlängert (ca. so lang, wie das Kabel an der Buchse).

Die Fahnen zusammenlöten und dann das XH-Buchsenkabel ebenfalls anlöten. Folgende Reihenfolge ist zu beachten:

• schwarzes Kabel der XH-Buchse an Minus der ersten Zelle (später!)
• erstes rotes Kabel (gleich neben dem schwarzen) an den Pluspol der ersten Zelle
• zweites rotes Kabel an den zweiten Pluspol
• drittes rotes Kabel an den dritten Pluspol
• viertes und letztes rotes Kabel an den Pluspol der vierten Zelle (später!)

 

Achtung! Die Enden der Kabel sind zu ilosieren, um einen Kurzschluss zu vermeiden.

 

erste und zweite Zelle verlötet und erstes rotes Kabel der XH-Buchse

 

Die verlöteten Fahnen werden nun mit einem Schutz unterlegt, danach umgebogen und ein zweiter Schutz wird darüber geklebt.

 

Schutz unter den Lötfahnen

 

zweiter Schutz über den Lötfahnen

 

Mit der dritten und vierten Zelle wird ebenso verfahren. Anschließend wird für den Bereich, der vollständig verlötet ist (unten), eine Schutzabdeckung aufgebracht.

 

Schutzabdeckung aufgelegt

 

Schutzabdeckung verklebt

 

Nun ist das komplette Pack verlötet. Die Spannung sollte einmal geprüft werden.

 

BMS einlöten

Bevor das BMS eingelötet wird, werden alle Kabel am BMS angelötet, damit man so lange wie möglich ohne Spannung am BMS arbeiten kann. Zuerst werden die beiden Batteriekabel an B- und B+ angelötet – hier wird später der Plus- und Minospol des Packs angelötet. Anschließend wird an P+ und D- das Verbraucherkabel angelötet und mit der XP-Buchse versehen. Hier werden später die Verbraucher angeschlossen.

 

Schaltplan

 

Batteriekabel B- und B+

 

P+ und D-  Verbraucherkabel mit XT-60-Buchse

 

Nun wird an P+ und C- das Ladekabel angelötet und mit einem XT-60-Stecker versehen. Das Akkupack muss über diesen Anschluss geladen werden, kann also nicht direkt über den Verbraucheranschluss geladen werden.

 

Ladekabel an P+ und C-

 

Das Pack erhält nun einen Schutz, auf dem das BMS befestigt wird. Anschließend wird das BMS aufgeklebt und die Kabel werden fixiert. Da noch die dünnen Kabel der Pluspole aufgelötet werden müssen, sind diese Stellen freizuhalten.

 

Unterlage für BMS

 

BMS aufkleben

 

Nun müssen die Kabel an Plus- und Minuspol gelötet werden – dabei nicht die beiden kleinen Kabel der XH-Buchse vergessen. Schwarz an Minus und Rot an Plus. Die Pluskabel der XH-Buchse sind an die entsprechenden Stellen auf dem BMS zu löten (erstes rotes Kabel an B1, zweites an B2 und drittes an B3).

 

Plus und Minus inkl. der XH-Kabel anlöten

 

alle Kabel angelötet und fixiert

 

Mit einem Liposaver kann an der XH-Buchse nun gemessen werden – alles Spannungen müssen dicht beieinander liegen, wenn nichts falsch gemacht wurde.

 

Akkupack verkleiden

Das BMS wird nun mit einem Schutz abgedeckt – ebenfalls die Seite, wo Plus- und Minuspol liegen. Anschließend wird das Pack vollständig mit einem Schutz eingekleidet, fixiert und dann zweimal eingeschrumpft. Zwischen erste und zweite Schrumpffolie kann die Bescheibung und Kennzeichnung des Packs eingelegt werden, falls der Schrumpfschlauch durchsichtig ist.

 

Kontaktseite abdecken

 

Pack vollständig einpacken

 

einmal einschrumpfen

 

fertiges Pack nach dem zweiten Schrumpfschlauch inkl. Kennzeichung

 

Nun kann eine Überprüfung aller Funktionen erfolgen. Das Pack muss sich mit einem Lader laden lassen, welcher die Spannung auf 14,4 Volt begrenzt. Ich verwende für das normale Laden die Ladefunktion Lifepo4 ohne Balancer. Mittels Liposaver lässt sich der Zellendrift feststellen.

 

Warnhinweis

Der Umgang mit Lipo-Akkus muss sehr vorsichtig erfolgen. Diese Akkus können brennen und auch explodieren. Man muss die entsprechenden Lader (Automatiklader) verwenden und die jeweiligen Ladeschlussspannungen, Ladestromstärken und Entladestromstärken kennen. Die Ladung von Lipo-Akkus sollte in Lipo-Sicherheitsbags erfolgen und die Lagerung nur mit Storage-Spannung (empfehlenswert sind 3,7V bei Lipo und bei Bedarf 2,75V bei Lifepo – ca. 10% der Eenergie sind dann noch im Akku) und in Sicherheitskassetten (Lipo-Kassetten, brand- und explosionssicher). Es sind bereits einige Wohnungen abgebrannt und das nicht nur beim Laden der Akkus. Wer also keine Ahnung von der Lipo-Materie hat, sollte auf jeden Fall die Finger davon lassen! Der Nachbau und das Ausprobieren dieser Tipps erfolgt auf eigene Verantwortung.

Lifepo-Akkus sind aufgrund ihrer Bauweise deutlich sicherer als Lipo-Akkus. Man sollte trotzdem bedenken, dass ein Akku eine große Menge Energie gespeichert hat.

 

Betriebserfahrungen

Nach mehr als 3 Jahren Nutzung dieses Akkupacks bin ich immer noch überzeugt von diesen Zellen. Funktionieren wie am ersten tag, haben noch volle Kapazität und Leistung ohne Ende. Benutze das Pack für ganz verschiedene Aufgaben, wie:

• als Kameraakku für meine 16-mm-Kameras, wie diese hier
• als Akku für die Bootspumpe des Grabner Luftbootes
• am meisten für den Funkbetrieb
• als Ladepack für ausgedehnte Fotoexkursionen
• als Ladepack für mein Notebook im Outdoorbetrieb

 

 

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4 Stück LiNANO 10 Ah 3,2V LiFepo-Rundzelle, SL-FHW-38120LE (hier ein kleineres Set)

Polyamid-Klebeband 20mm

XH-Buchse 5-polig

PVC Schrumpfschlauch Blau transparent, 175 mm x 0,13 m

XT-60 Stecker und Buchse

Silikonkabel 6mm2 und 2,5mm2

Votronic Solar-Regler MPP 165 Duo Digital

Flachsicherungshalter mit Kabel 6mm2