4s FePO4



Vorwort

Am 6.6.2006 habe ich 4 Zellen der FePO4 von Gerd Giese zum weiteren Knechten und Fliegen erhalten. Gerd hat diese 4 Zellen bereits 20 Lade- und Entladezyklen getestet (Test der Zellen von Gerd). Bei folgenden Angaben bzgl. der Zyklenzahl handelt es sich ausschließlich um die Anzahl der Ladungen und Entladungen, die die Zellen bei mir gemacht haben. Es sind also noch 20 hinzu zuzählen.

FePO4

Ich habe die 4 Zellen zu einem Pack zusammengelötet. Dabei sind je zwei Zellen "inline" miteinander verbunden. Zunächst vermutete man in diversen Foren im Internet, dass es sich bei der kleinen öffnung am Minuspol der Zelle um ein überdruckventil handelt. Mittlerweile weiß man aber, dass es sich um den Füllanschluss für das Elektrolyt handelt.

Dennoch weise ich darauf hin, dass das inline-Verlöten der Zellen vom Hersteller untersagt ist (wie generell jede Art von Löten an den Zellen).

Um eine genauere Vorstellung von den Abmessungen zu bekommen, habe ich zwei meiner Flugakkus neben die neuen Zellen gelegt (3s2p Konion und 10er GP3300):

Grössenvergleich

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Spezifikation des Herstellers

Die Zellen kommen von BMZ und sind wie folgt spezifiziert:

Spezifikation
Akkutyp Li-Ion FePO4
Ladeschlussspannung 3,6V
Kapazität 2300mAh
Nominalspannung 3,3V
Minimalspannung (1C) 2,5V
Minimalspannung (>10C) 2,0V
empf. Ladestrom (3000-5000 Zyklen) 1C
max. Ladestrom 4C
max. Entladestrom 22C
DC-Innenwiderstand 9mOhm
Gewicht 71g
Abmessungen (LxD) 65,5mm x 26mm
Sonstiges eigensicher; Pluspol=Becher!

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Ladverfahren

Der FePO4-Pack wird bei mir immer am Powercube bis zu einer Ladeschlussspannung von 14,40V mit 10A geladen. Am Flugplatz dauert ein Ladevorgang in der Regel um 15 Minuten. Die Zellen sind nach der Ladung mit 10A höchstens handwarm.

Ladung am Powercube

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Entladverfahren / Einsatz im Modell

Die Zellen werden bei mir als 4s-Pack entweder am CBA (Computerized Battery Analyzer) oder im Modell entladen.
Die Entladung am CBA erfolgt zu Vergleichszwecken stets nach dem Laden der Zellen mit 10A. Der CBA entlädt den Pack mit einem Konstantstrom von 8A bis auf eine Spannung von 8,0V.

Entladung am CBA

Natürlich müssen die Zellen auch im Modell beweisen, wie alltagstauglich sie sind. Nach zwei Flügen im Wildstyle setze ich die Zellen nun überwiegend in einem älteren Hotliner (Ramazotti 2) ein. Der Strom am Boden beträgt zu Beginn ca. 55A. Der Akkupack wird im Flug für ca. 6 Sekunden voll belastet.

Einsatz im Ramazotti 2

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Entladekurven

Zyklen 1, 15, 20 und 30: Die Spannungslage des Packs ist erstaunlich konstant. Die Kapazität scheint minimal zurück zu gehen. Obwohl man diese Tendenz grafisch erkennen kann, befinden sich diese Werte noch im Rahmen der Meßtoleranz!.

Entladekurven 1,15,20,30

Der CBA läßt sich auch als Spannunsmesser mit PC-Schnittstelle für Entladungen im Modell oder an einem Antrieb missbrauchen. Die folgende Entladekurve wurde beim Betrieb des Akkus im Telemaster aufgezeichnet. Durch die höhere Spannungslage liegt der Strom ebenfalls höher, als bei einem 10-Zellen-SubC-Pack.
Nach einigen Gasstößen wurde der Akku an den CBA angeschlossen. Die beiden Entladekurven wurden später zusammengesetzt:

Entladung im Telemaster

Um einen Vergleich zu anderen Akkupacks herzustellen, habe ich meine Flugakkus am CBA entladen und die Entladekurven gemeinsam in einem Diagramm dargestellt:

Leistungsvergleich

Die FePO4 hat einen ganz anderen Spannungsverlauf als die Konion. Die Spannung ist deutlich höher, der Verlauf gleicht eher dem eines 10-Zellers GP3300.
Die nächste Kurve zeigt die Belastung des Akkus am Hotliner-Antrieb. Hier werden knapp 60A für jeweils ca. 5 Sekunden aus dem Akku gezogen. Die Spannung bleibt zwischen 11,0V und 11,5V.

Pulsbelastung 60A

Eine etwas größere Luftschraube belastet den Antrieb bei Volllast mit 70A. Die Spannung des Akkus geht auf ungefähr 10,5V zurück.

Pulsbelastung 70A

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Driftverhalten

Die Zellen habe ich von Gerd mit folgenden Einzelspannungen erhalten:

#1 = 3,36V
#2 = 3,36V
#3 = 3,36V
#4 = 3,36V

Nachdem die Zellen das 17. Mal geladen wurden, hatten sie folgende Einzelspannungen:

#1 = 3,56V
#2 = 3,57V
#3 = 3,56V
#4 = 3,69V

Offensichtlich driftet eine Zelle nach oben weg. Beim 18. Ladevorgang wurden die Einzelzellen manuell (ohne Balancer) auf 3,60V aneinander angeglichen.
Nach mittlerweile 40 Ladungen/Entladungen ist keine weitere Drift festzustellen. Die Zellen werden weiter ohne Balancer geladen.

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Weiterführende Links

Test der Zellen von Gerd Giese
RC-Network-Beitrag: Li-Ion FePo4 NEWS
First Connect Ltd. & Co. KG - Bezug und Wissenswertes zu den FePO4-Zellen

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