LI-IONEN-AKKU UND FROST

Li-Ionen-Zellen mögen, wie alle anderen wiederaufladbaren Batterien, keinen Frost. Niedrige Temperaturen erhöhen den Innenwiderstand des Akkus und verringern die Kapazität. Li-Ionen-Batterien funktionieren auch bei Frost, sogar bei -20 °C, aber ihre nutzbare Kapazität ist geringer (aber nicht drastisch) und sie werden durch eine solche Verwendung zerstört (gealtert). Ein längerer Einsatz bei Minusgraden führt zu einer irreversiblen Schädigung des Akkus, und die verfügbare Kapazität wird geringer.

WAS IST DIE TEMPERATURGRENZE?

In allen unseren verschlossenen (=nicht zu öffnenden) Batterien finden Sie Samsung INR18650-35E Li-Ionen-Zellen. Der Hersteller gibt einen Temperaturbereich von 10°C bis 60°C(Betriebstemperatur - Entladung) an, in dem die Akkus verwendet (entladen) werden können und in dem ihre Funktionalität gewährleistet ist. Panasonic, ein weiterer großer Hersteller großartiger 18650-Akkus, gibt einen Entladebereich bis -20°C an. Meiner Meinung nach ist Samsung nur strenger (vorsichtiger) in der Spezifikation, beide Akkus funktionieren auch bei -20°C. Ich werde meine Behauptung mit einem Link zu einem Batterietest auf https://lygte-info.dk/ untermauern , bei dem ein dänischer Tester eine sehr ähnliche Samsung INR18650-36G (3350mAh) Batterie im Gefrierschrank bei -21°C entladen hat und sie eine sehr solide Kapazität lieferte. Darüber hinaus wird die Funktionalität bei -20°C durch ein pdf-Dokument der NASA mit dem Titel Performance and Safety of COTS 18650 Li-Ion cells from Various Manufacturers bestätigt, in dem die Zelle Panasonic NCR18650A (3100mAh) eingehend untersucht wird. Sie können den Test selbst in der Tiefkühltruhe durchführen, wo es normalerweise -18°C hat.

Jüngste Studien deuten sogar darauf hin, dass Li-Ionen-Zellen bei -40°C verwendbar sind, wenn man von sehr niedrigen Entladeströmen ausgeht.

KAPAZITÄTSVERRINGERUNG BEI GEFRIERTEMPERATUREN

Wie stark verringert sich die Batteriekapazität bei Minusgraden? Das ist gar nicht so einfach zu beantworten, denn die Kapazität hängt auch vom Entladestrom ab. Die Diagramme zeigen auch, dass sich die Batterie bei einem extrem hohen Entladestrom (z. B. 4 A) allmählich auf Normaltemperatur erwärmt und diese beibehält.

Panasonic NCR18650GA - beim Entladen mit 4A bei 0°C hat der Akku 3080mAh, 92 ,6% der Kapazität im Vergleich zu 25°C. [5]

Panasonic NCR18650GA - bei einer Entladung von 4A bei -10°C hat die Batterie 2920mAh, 88% der Kapazität im Vergleich zu 25°C [5].

Panasonic NCR18650B - bei einer Entladung von 3,3A bei 0°C hat der Akku 2950mAh, 90% Kapazität im Vergleich zu 25°C. [4]

Panasonic NCR18650B - bei einer Entladung mit 3,3A Stromstärke bei -10°C hat der Akku 2800mAh, 85% Kapazität im Vergleich zu 25°C. [4]

Panasonic NCR18650B - bei einer Entladung von 3,3A bei -20°C hat der Akku 2190mAh, 67% der Kapazität im Vergleich zu 25°C. [4]

Panasonic NCR18650A - bei einer Entladung von 0,62A bei 0°C hat die Batterie 2550mAh, 86% der Kapazität im Vergleich zu 25°C. [2]

Panasonic NCR18650A - bei einer Entladung von 0,62A bei -10°C hat die Batterie 2400mAh, 80 ,5% der Kapazität im Vergleich zu 25°C. [2]

Panasonic NCR18650A - bei einer Entladung von 0,62A bei -20°C hat der Akku 1400mAh, oder 47% der Kapazität im Vergleich zu 25°C. [2]

Panasonic INR18650-35E - bei einer Entladung von 3,4A bei -10°C hat der Akku eine Kapazität von 40% im Vergleich zu 25°C. [3]

WIRD DER AKKU DURCH DIE VERWENDUNG BEI FROSTTEMPERATUREN ENTLADEN?

Ja, die Verwendung eines Lithium-Ionen-Akkus bei Temperaturen unter 0 °C führt zu seiner irreversiblen Zerstörung (Batteriealterung). Je niedriger die Temperatur, desto stärker altert der Akku. Wenn der Entladestrom gering ist (z. B. C/10 = 0,34 A), ist der Schaden nicht groß. Bei hohen Entladeströmen ist der Schaden bereits erheblich. Es gibt aber auch Studien, die darauf hinweisen, dass höhere Entladeströme nicht unbedingt mehr Schaden anrichten als niedrige Entladeströme, weil sich die Batterie bei hohem Stromfluss allmählich auf eine Plus-Temperatur erwärmen kann. Wie dem auch sei, wo auch immer die Wahrheit liegt, die Batterie wird durch den Einsatz bei Minusgraden beschädigt.

Viel mehr Schaden entsteht durch das Laden von Zellen bei Minusgraden, denn dabei bilden sich Schichten auf der Elektrodenoberfläche, die die verfügbare Kapazität verringern.

WIE KANN MAN BATTERIEN VOR DEM EINFRIEREN SCHÜTZEN?

Sie müssen die Bedingungen immer selbst beurteilen. Bei kurzen Fahrten (30 Minuten) brauchen Sie den Akku nicht zu verstecken, da es unwahrscheinlich ist, dass er in so kurzer Zeit abkühlt. Bei längeren Aktivitäten, bei denen es kalt und sogar windig ist (die gefühlte Temperatur ist noch niedriger), müssen Sie den Akku entweder unter Ihrer äußeren Bekleidungsschicht verstecken oder ihn irgendwie gegen die Kälte isolieren, z. B. mit unserer Softshell-Tasche.

Wenn Sie sich in einer ernsten Situation befinden und Licht brauchen, dann vergessen Sie natürlich die Batterien und retten Sie Ihr Leben, denn eine einmalige Verwendung bei eisigem Wetter wird die Batterie nicht zerstören oder merklich beschädigen. Nur bei längerem Gebrauch wird sie beschädigt.

QUELLEN

[1] Battery University - Batterietests und Sicherheit, https://batteryuniversity.com/learn/article/battery_testing_and_safety

[2] Performance and Safety of COTS 18650 Li-ion cells from Various Manufacturers, PDF, NASA, 2013

[3] Spezifikation des Produkts Samsung INR18650-35E, PDF, Samsung SDI, 2015

[4] Spezifikation des Produkts Panasonic/Sanyo NCR18650B, PDF, Panasonic/Sanyo

[5] Spezifikation des Produkts Panasonic/Sanyo NCR18650GA, PDF, Panasonic/Sanyo

[6] Leistungs- und Sicherheitsprüfung von Panasonic 2.9Ah Li-ion NCR 18650 Zellen, PDF, NASA, 2009