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verbaute 18650 Zellen

Akkus - 10 Werkzeuge + Messgeräte

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10 Werkzeuge & Messgeräte

Hier findest Du alle Werkeuge und Messgeräte die Du benötigst, um einen Speicherakku / Powerwall aus gebrauchten Laptop- und eBikeakkus zu bauen,

vom Zerlegen über das Prüfen der Zellen bis hin zum Bau der Akkupacks ist hier alles dabei.

Keine Panik:

Auf den ersten Blick sieht das sehr viel aus, aber ich habe hier wirklich versucht alles auf zu listen und je nachdem welche Arbeitsschritte Du machst brauchst Du vielleicht auch gar nicht alles.

 

1.) Werkzeug

-> Schraubenzieher etc. zum Zerlegen der Akkus s. eBike Akkus zerlegen

Bild von

 

-> Löschstation falls mal ein Akku durch geht s. eBike Akkus zerlegen

Bild von Lithium Feuer Brand löschen Sand Akku Batterie STromunfall

 

Löten: 

Du benötigst

  • Lötkolben groß + klein
  • gutes Lötzinn
  • Lötabzug

Achtung!!

LiIonen Akkus löten ist nicht ganz einfach und nicht ganz ungefährlich. Deswegen:  bitte nicht einfach wild drauflos löten sondern diesen Abschnitt hier aufmerksam lesen.

Lithium Zellen sind hitzeempfindlich. Werden sie zu heiß, können sie anfangen zu brennen oder gar explodieren.

Dennoch kann man sie löten, wenn man weiß wie.

Die Devise lautet:  kurz und heiß

Das bedeutet:  der Lötprozess darf nur sehr kurz dauern, maximal 5 Sekunden. Hast Du bis dahin keine gescheite Verbindung dann weg vom Akku, abkühlen lassen, später nochmal probieren.

Besonders kritisch ist das Löten am Pluspol, da direkt darunter der dünne Isolatorring aus Kunststoff sitzt, der den Pluspol vom Gehäse der Zelle = Minus trennt. Wird der Pluspol durch zu langes löten zu heiß schmilzt dieser Isolierring und es entsteht ein Kurzschluss.

Damit das "kurz" klappt brauchst Du entsprechend viel Hitze / Power am Lötkolben. Ich erkläre Dir hier genau, wie und mit welchen Geräten das geht.

Von der Vorgehensweise löte ich die Akkupacks in drei Schritten zusammen.

1. Lötpunkt auf die Akkuzellen setzen, je einen auf den Plus und einen auf den Minuspol -> mit dem großen Lötkolben

2. Kupfer-Busbars auf das Akkupack legen und den Sicherungsdraht zunächst nur an den Akkuzellen anlöten -> kleiner Lötkolben / Lötstation

3. Sicherungsdraht an die Busbar anlöten -> großer Lötkolben

Bild von 18650 Powerwall Löten Lötpunkte Busbar Kupfer Leiter AKkupack Solarakku

 

 

Lötkolben groß:  zum Löten der dicken Kupferverbindungen (Busbars) und Kabelschuhe brauchst Du einen Lötkolben mit Power, da das Kupfer die Hitze sehr schnell ableitet und nicht richtig heiß wird, wenn der Lötkolben nicht stark genug ist.

Hier habe ich zunächst einen billigen 200W Lötkolben für um 22€ ausprobiert (gibt es auf Amazon / eBay unter zig Markennamen) aber die haben alle! eine sehr weiche Lötspitze aus Kupfer, die nach etwa 120 Lötpunkten weg geschmolzen ist.

Bild von Vidaxxl 200w 150w 180w 300w lötkolben lötspitze

Ersatzspitzen bekommt man faktisch nicht. Ich habe Ersatzlötspitzen bei 7 unterschiedlichen Händlern bestellt und nun 7 unterschiedliche Spitzen - von denen keine einzige passt.

Mittlerweile nutze ich einen Ersa S150 Lötkolben. Der kostet um 70€, hat 150W und eine filigrane Dauerlötspitze.

Bild von Ersa 150S

Bild von

Damit lässt sich viel genauer und auch schneller arbeiten, und die Lötspitze verbraucht sich nicht. Weniger Lötzinn braucht man auch.

Um einen Lötpunkt zu setzen dauert das so maximal 2 Sekunden.

Später dann um den SIcherungsdraht an die dicke Kupferbusbar zu löten dauert bei den ersten zwei Lötungen etwas länger, bis das Kupfer mal erwärmt ist, dann aber dauert das auch nur 2 - 3 Sekunden bis das Lötzinn auf der Busbar verläuft. Hier wirklich auf das Verlaufen achten sonst habt ihr hinterher sog. kalte Lötstellen. DIe halten nicht gescheit und können sich wieder lösen

 

Kleiner Lötkolben:

Hier hatte ich zunächst einen 40W Lötkolben von Ersa genommen. Das geht auch. So halbwegs, ist aber nicht optimal.

Mittlerweile habe ich eine billige Lötstation von eBay. Da gibt's einige ähnliche Modelle um 30€

Meine hat 35W und geht bis 480°C man sieht sie weiter oben beim Bild vom Ersa S150 im Hintergrund.

Um den Sicherungsdraht am Pluspol an zu löten stelle ich sie auf 370°C ein, für den Minuspol (= massiver = leitet mehr Hitze ab) auf 400°C.

So dauert der Lötprozess maximal 2 Sekunden.

 

 

Lötzinn bzw. Lötdraht:

Spare nicht am Lötdraht. Vergiss Opas Vorkriegs-Lötzinn aus der Kramkiste und besorg Dir gescheiten Lötdraht, dann hast Du unglaublich weniger Stress und Ärger, bis es hält (es kommt hier ja extrem auf eine kurze Lötzeit an - das muss einfach flutschen) und die Verbindung ist hinterher auch sauber / stabil.

Ich benutze ausschließlich Fluitin SN60

fluitin

Ist mit Blei und daher (seit diesem Jahr) in Deutschland nicht mehr frei verkäuflich. Aber das gibt halt einfach die besten Lötstellen - aber ich empfehle hier dringend einen Ventilator oder eine Lötabsaugung zu benutzen, s. weiter unten.

Das Fluitin gibt es auf eBay-Kleinanzeigen regelmäßig als 1KG Rolle für um 26€ zu finden. Das hat bei mir für 2.500 Zellen gereicht.

 

Lötabsaugung / Rauchabzug

Bild von Löten Rauchabzug

Gibt es so wie hier auf dem Bild mit Schlauch auf Aliexpress für um 25€ inkl. Versand.

Da mit der breiten Öffnung viel Rauch daneben geht habe ich mir mit Karton + Panzertape eine "Schnute" gebastelt, die genau so breit ist wie meine AKkupacks und so fast 100% wegsaugt

Bild von

 

Eine vollständige Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Löten von18650 Zellen findet sich übrigens hier im Menü unter  ->20 Anleitung - Löten für Akkus

 

Weitere Werkzeuge:

Feinmechanik-Seitenschneider

Ideal, um Kabellitzen an eBike-Akkus und Laptopakkus durch zu knippsen und um den Sicherungsdraht passend abzuschneiden. Kostet um 4 - 5€ auf eBay

Feinmechanik Seitenschneider

 

Teppichmesser

Um Schrumpfschläuche von Akkupacks durch zu schneiden, Silikonreste, oder um dicke Batteriekabel ab zu isolieren.

Ist Geschmackssache, aber ich mag am liebsten die ganz einfachen mit fester Klinge, die sind am stabilsten

Teppichmesser

 

10er Ringschlüssel

Ich mache alle wichtigen Verschraubungen (Verbindung zwischen parallelen Akkupacks, BMS, Shunt etc.pp.) mit M6 Schrauben. Und passend dazu sind zwei gescheite 10er Schraubenschlüssel.

Bzw. nutze ich einen normalen Ring-Maulschlüssel und als zweites einen Ratschen-Ringschlüssel von Parkside

Ideal, wenn es mal eng zugeht oder so unzugänglich, dass man nicht so gut ständig nachsetzen kann.

Ratschen-Ringschlüsselsatz, 5-teilig von Parkside

 

Crimpzange groß/klein

Wenn Du vor hast eine Powerwall zu bauen wirst Du nicht drumherum kommen, mindestens eine gescheite Crimpzange zu kaufen.

Grund:  in dem niedrigen Spannungsbereich fallen sehr hohe Ampèrezahlen / Ströme an und bei schlechten Kontakten und Verbindungen zwischen z.B. Kabel und BMS, BMS und Akku, Akku und Kabel etc. entstehen sehr schnell Temperaturen über 100°C und es kommt zum Brand. Daher sind im Hochstrombereich supergute Verbindungen extrem wichtig, und das bekommt man nicht hin, wenn man mit Hammer und Schraubenzieher auf Kabelschuhen drauflos dengelt, oder mit der Rohrzange irgendwie zusammenquetscht. Eine gute Verbindung ist hier lebenswichtig!

 

1.) für kleine Kabelschuhe, Aderendhülsen, Krokodilklemmen bis 4mm²

Crimpzange klein

Solche Crimpzangen gibt es in der Regel für rund 25€ als Set mit einer Kiste Aderendhülsen sowie mehreren Austausch-Pressbacken für unterschiedliche Pressprofile. Einfach bei eBay / Amazon / Aliexpress nach "Crimpzange" suchen.

Wichtig hier:  auf jeden Fall eine Zange nehmen mit Umlenkmechanik, das spart nicht nur Kraft wenn man viele Pressverbindungen machen muss, sondern ist auch ungleich fester als solche einfachen Presszangen, die wie eine Schere ohne Umlenkung konstruiert sind.

Von der Größe her reicht hier 0 - 4mm² Drahtdurchmesser zum Verpressen / Crimpen. Für alles andere braucht man eine große Crimpzange mit mehr Presskraft

 

2. für Ringkabelschuhe 6 - 50mm²

Das hier ist die günstigste Alternative um große Pressverbindungen richtig fest auszuführen

Crimpzange gross

Da die Mechanik wie bei einem Bolzenschneider ausgeführt ist kann man hier enorm viel Pressdruck ausüben. Und genau das ist notwendig, um Ringkabelschuhe für 16mm² oder 32mm² so zu verpressen, dass später im Betrieb keine Hitze durch schlechten Kontakt entsteht.

Praktisch:

Der integrierte Presskopf ist drehbar und es können Kabelschuhe für Durchmesser zwischen 6 und 50mm² verpresst werden.

Tipp:

Gerade beim Bau von Busbars kommt es vor, dass wenn man wenige, dicke Einzeladern verdrillt und mit einem Ringkabelschuh versehen möchte, dass dieser nicht richtig sitzt da durch die wenigen dicken Adern zu viel Luft im Ringkabelschuh ist. Das passiert mir bei meinen typischen Busbars immer bei 3x 2,5mm² -> durch Verlegung in U-Form sind das am Ende des Ringkabelschuhes dann 6x 2,5mm² = 15mm² -> in einem Ringkabelschuh für 16mm² ist dann etwas Luft. Hier kann man bei dieser Presszange auch Zwischenschritte einstellen indem man die eine Presskopfhälfte auf 16mm² einstellt, die andere Hälfte auf die nächstkleinere Stufe also 10mm². Dadurch wird die Pressverbindung ultra-stabil

Diese Zange in der Bauform für 6 - 50mm kostet auf eBay knappe 30€

PS:  Ringkabelschuhe sind in Deutschland irgendwie sauteuer, und da man beim Bau einer Powerwall recht viele davon braucht lohnt es sich meist, über Aliexpress in China zu bestellen, erstrecht wenn man für unterschiedliche Durchmesser auch verschiedene Größen braucht läuft das schnell ins Geld.

Ringkabelschuh SC16-6

Ich benutze mittlerweile im Grunde nur noch eine einzige Größe und bestelle daher Ringkabelschuhe im 100er Pack, und zwar für 16mm²

  • 16mm² Kupferkabel ist geeignet für Ströme bis 60A (Voraussetzung ist, dass die Kabelstrecken kurz = max. 2m sind) und die benutze ich für Powerwalls bis 60 Zellen also 60p. In der Garage habe ich auch ein 100p-System mit 16mm² Kabel, aber das wird mit weniger als 60A belastet
  • 32mm² ist geeignet für Ströme bis 120A also ideal für große Packs bis 120p. Wenn man die Busbar allerdings ebenfalls in U-Form ausführt (ich baue die dann in 4x 4mm² und durch die U-Form dann doppelt also 32mm² Gesamtdurchmesser) passen die am Ende nicht in einen 35mm² Ringkabelschuh. Deswegen benutze ich hier dann für jedes der beiden 4x4mm²-Ende einen separaten 16mm² Ringkabelschuh

Bild von Busbar 32mm 35mm 16mm

Bild von

Bild von

Siehe auch hier

 

Die Bezeichnung hier ist "SC16-6" und steht für "16mm Kabeldurchmesser / Bohrloch für 6mm Schrauben).

Ringkabelschuh SC16-6

Ich benutze für alle Verschraubungen M6 Schrauben. Es gibt auch Ringkabelschuhe mit 8mm und 10mm Löchern, dann entsprechend bei Aliexpress suchen nach "SC16-8" oder bei anderen Wunschgrößen entsprechend nach "SC35-10" o.ä.

Im 100er-Pack kosten die SC16-6 rund 14€ inkl. Versand, passen ideal für

  • 3x 2,5mm² Busbars doppelt
  • 4x4mm² Busbars einfach
  • 16mm² Kupferkabel / Batteriekabel
  • 7AWG Kabel der gängigen BMS (AWG = amerikanische Angabe für Kabeldurchmesser). Achtung:  die 7AWG passen zwar gerade so in die 16mm² Ringkabelschuhe und man müsste meinen, dass das nach dem Pressen super sitzt, aber dadurch dass an den BMS in der Regel Kabel angelötet sind mit super-feinen Litzen sind die irgendwie schon fast rutschig / glitschig. Daher zwei Möglichkeiten: 1.)  zusätzlich mit dem Ringkabelschuh verlöten, was zumindest mit meinem 150W Lötkolben nicht möglich ist da die Wärme zu schnell abgeführt wird. "Früher" mit meinem billigen Chinalötkolben mit 300W ging das. 2. auch hier verpressen mit einer Presskopfhälfte eingestellt auf 16mm und die andere auf 10mm

 

 

2.) Messequippement

Nach dem Zerlegen willst Du sicherlich prüfen, ob die gewonnenen Akkuzellen noch brauchbar sind und in welchem Zustand genau sie sich befinden.

Dazu benötigst Du ein paar Messgeräte.

 

1.) Kapazitätstester

Das, was man als wichtigstes wissen möchte ist ja, wieviel nutzbare Restkapazität haben die gebrauchten Akkuzellen denn noch. Dazu gibt es etwa eine handvoll Ladegeräte, die eine eingebaute Kapazitäts-Testfunktion besitzen

Bild von XTar VC8 LiIon 18650 Kapazitätstest

 

zum Thema Kapazitätstests findest Du einen eigenen Punkt im Menü -> 15 Ladegeräte & Kapazitätstester

 

 

 2.) Standard-Messgeräte:

Bild von Messgeräte Multimeter IR-Thermometer, Vapcell YR-1030

keine Panik, von all den Geräten auf dem Bild brauchst Du lediglich eines zwingend, und zwar das blau-schwarze "Vapcell YR-1030"

Neben der nutzbaren Kapazität gibt es noch zwei weitere Kennzahlen, die Dir den Zustand einer Li-Ionen Zelle offenbaren

  • Spannung
  • Innenwiderstand

Das Vapcell kann beides messen. Zwar kann das auch jedes einfache Multimeter (Bild r.o.) aber der Innenwiderstand von LiIo Zellen ist so gering, dass Multimeter diesen nicht messen können

Innenwiderstand:  70mOhm

Für die Verwendung in einer Solarakku-Powerwall wird als Grenzwert für den Innenwiderstand oftmals 70mOhm genommen.

Je niedriger desto besser, darüber ist es ein Zeichen, dass die Akkuzelle schon viel geleistet hat und sich ggf. selbst enladen wird oder beim laden / Entladen stark erhitzen wird. Das alles wollen wir nicht haben.

2,5 Volt

Bei der Spannung gilt: liegt diese bei einer LiIon Zelle unter 2,5V spricht man von Tiefenentladung. Ist eine Akkuzelle in Benutzung so sinkt ihre Spannung von anfänglichen 4,20 Volt langsam immer weiter. Üblicherweise wird bei 2,8V das gerät dann automatisch abgeschaltet um zu verhindern, dass die Akkuzelle noch weiter entladen wird und die Spannung noch weiter sinkt, denn Tiefenentladung kann die Zelle schädigen.

Je tiefer die Spannung, desto schlimmer der Schaden, und je länger die Zelle in einem tiefenentladenen Zustand liegt, desto schlimmer der Schaden. Das merkt man dann auch teilweise an einem steigenden internen Widerstand und ist oft bei Laptop Akkus zu beobachten, die schon länger rumliegen.

Es gibt Szenarien die aufzeigen, dass tiefenentladene Zellen irgendwann einen internen Kurzschluss entwickeln und sich entzünden können.

Ich habe hauptsächlich eBike Akkus in Benutzung, die den Weg aufgrund eines Defektes zu mir gefunden haben. In etwa 90% der Fällen war das BMS defekt und hat ein Abschalten des Akkus verhindert. D.h. der Fahrer ist so lange weiter gefahren, bis der Akku restlos leer war. Das Akkupack wurde somit 1x tiefentladen, die Restspannung liegt dann üblicherweise bei um 0,78V.

Ich lade diese Akkuzellen dann mit meinen XTar VC8 Ladegeräten per Reaktivierungsfunktion und danach zeigen die Akkuzellen allesamt! keine verschlechterten Werte. Der Innenwiderstand ist niedrig (meist um 35mOhm), die Kapazität liegt oftmals noch zwischen 90% und 100% der ursprünglichen Werksangaben.

Doch viele der DIY Leute sortieren Zellen, die unterhalb 2,5V liegen rigoros aus.

weitere Messgeräte auf dem Bild:

  • ein ordentliches Multimeter ist immer gut, auch um mal einen Vergleichswert zum Vapcell YR-1030 zu haben (rund 20€)
  • Infrarot-Thermometer:  kostet um 15€ auf eBay und ist gut um zu prüfen, ob die Zelle während des Ladens / Entladens übermäßig heiß wird (über 60°C)
  • Mini-Waage:  hilft, um chinesische Fake-Zellen zu erkennen, die in der Regel entschieden leichter sind als Markenzellen (5€)
  • Zangen-Ampèremeter:  erst später interessant um zu prüfen, wieviel Strom durch ein fertiges Akkupack fließt. Dazu einfach die "Klammer" (Zange) um das Stromkabel schließen, die Messung erfolgt berührungslos. Achtung:  die meisten günstigen Zangenamèremeter können bloss AC Wechselspannung messen, hier bietet sich das "UT 203" an (um 35€)

 

3.) Sonstige Messgeräte

 

3.1 Wärmebildkamera

um Heater-Zellen innerhalb eines Packs besser identifizieren zu können

Wärmebildkamera

Ich benutze dazu eine HT-102 (für um 110€ bei Aliexpress), diese wird per USB als Erweiterung an das Smartphone angesteckt.

Das ist eine gängige und sehr günstige Wärmebildkamera mit einer Infrarotbild-Auflösung von 32x32 Pixeln. Das Bild oben wird dann auf die normale Handyauflösung interpoliert, das machen wohl alle Geräte so.

HT-102 Wärmebildkamera

Bei Wärmebildkameras macht die IR-Bildauflösung den Preis aus. Es gibt noch ganz billige für um 40€ mit einer Auflösung von 8x8 Pixeln, aber da erkennt man dann fast nichts mehr.

Snipping 008

ebenfalls 32x32 Pixel hat dieses Modell für um 130€ auf Aliexpress, dann benötigt man kein separates Handy mehr, kann aber auch nicht mehr so bequem Screenshots machen und direkt weiterverwenden

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Richtig gute Geräte gibt es von Flir, aber da ist man auch schnell bei 700€ aufwärts angelangt.

Falls ich mir mal eine bessere Wärmebildkamera zulegen werde dann wird es vermutlich die RX-600

Die kostet zwar auch um 300€ aber bietet für den Preis eine wirklich gute Auflösung und Optionen, Filter, Auto-Temperaturbereichseinstellung und eine PC-Schnittstelle

Wärmebildkamera RX 600

 

Aber bis dahin ist meine "günstige" HT-102 ausreichend, um Unregelmäßigkeiten und Hitzeherde zu erkennen

 

 

3.2 elektronische Last / electronic Load / Dummy Load

Dummy Load elektronische Last Hidance Atorch DL24 DIY 18650 Powerwall Lithium Akku LiIon Batterie Solar Speicher Photovoltaik Anleitung Laptop eBike 08

Mit Hilfe einer elektronischen Last kannst Du fertige Akkupacks in ihrer tatsächlichen Gesamtkapazität testen.

Zwar hat man vorher bereits alle Zellen einzeln auf Kapazität getestet und kann das nun einfach alles zusammen addieren, aber

  1. kann die Gesamtkapazität gerade bei großen Packs dann doch nochmal deutlich variieren
  2. normale Kapazitätstester lassen sich idR nicht einstellen im Spannungsbereich, in dem sie testen. Meist:  4,20V bis runter zu 2,80V oder gar 2,60V. Da wir unsere Powerwall aber eher in einem schonenderen Bereich zwischen 4,0V und 3,3V nutzen wollen sind auch die Einzelkapazitätswerte nicht aussagekräftig, man sporicht von "Bruttokapazität". Mit einer Elektronischen Last kann man dann den tatsächlichen Spannungsbereich einstellen und erhält dann ein korrektes Ergebnis (= Nettokapazität)

Zur elektronischen Last gibt es einen separaten Punkt im Menü -> 16 Elektronische Last

 

Übrigens:  Falls Du ein ähnliches Projekt planst und Dich mit gleichgesinnten Bastlern und Experten austauschen magst zum Thema Akku / Powerwall und Photovoltaik / Balkonsolar dann schau mal in diesem deutschsprachigen Forum mit netter, kleiner Community rein -> https://forum.drbacke.de/

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