Zellverbinder bei Akku aus vielen 44 Einzelzellen

Guten Tag,

Ich baue geraden meinen zweiten Kastenwagen zum Camper um, in den ein 24V 160Ah Akku aus 44 zylindrischen Yinlong LTO Zellen hinein soll (jeweils 4 Zellen parallel und dann 11 von diesen Blöcken in Reihe). Zellen sind bestellt und kommen bald an. Mein Setup habe ich größten Teils schon geplant, allerdings komme ich bei einer Sache nicht weiter und würde mich über Ratschläge freuen.

Und zwar geht es um die Zellverbindungen der einzelnen 44 Zellen. Die Yinlong Zellen selber haben jeweils am positiven und negativen Terminal einen M12 Gewindestift aus Aluminium. Über diesen werden die Zellen miteinander verwunden. Wenn ich alle möglichen Reihen und Parallel Verbinder einbaue gibt es Zellen, auf denen ich dann drei Verbinder aufeinander machen muss. Dies gefällt mir nicht besonders gut, da ich Bedecken wegen Vibrationen und sich lösender Verbindungen habe. Das maximale Anzugsmoment der Alu-Mutter auf den Alu-Gewindestiften ist 7Nm, was bei M12 fast nichts ist und ich daher in den herkömmlichen Mittel wie Sperrkantscheiben oder ähnlichem nicht ganz vertraue. Ich möchte also so wenig Verbinder wie möglich pro Zellen haben. Dies sollte die Wahrscheinlichkeit, das sich etwas losrüttelt reduzieren. Um wieviel weiß ich leider selber nicht.

Nun gibt es da verschiedenen Möglichkeiten.
Die erste Möglichkeit wäre es mit großen Kupfer/Aluplatten zu arbeiten und dann jeweils 8 Löcher zu bohren. Hätte den Vorteil, dass ich pro Gewindestift nur eine Lage zwischen Pol und Mutter hätte, allerdings könnte ich dann keine flexiblen (Kupfergeflächt oder laminierte Streifen) Verbinder benutzen, die gibt es oft nur als Einzelverbinder.

Wenn ich nun also die flexiblen Einzelverbinder benutzen möchte, und nicht mehr als zwei Verbinder pro Zelle, komme ich auf folgende zwei Möglichkeiten. (siehe Bild: Hier habe ich der Einfachheit halber nur ein 4p5s Setup mit prismatischen Zellen skizziert, und nicht das 4p11s mit zylindrischen Zellen, da es doch deutlich komplizierter ist, sich so was mit den zylindrischen Zellen und Verbindern vorne und hinten vorzustellen. Sollte aber ja äquivalent sein.)

Möglichkeit A: Ich lasse "Reihen" Verbinder weg:
Vorteil: Alle individuellen parallelgeschalteten Packs gleichen sich so am besten aus.
Nachteil: Der ganze Strom (max 200A) fließt über einen einzigen "Reihen" Verbinder, der dann entsprechend groß sein muss. Auch ist die Stromverteilung in den Parallel Verbindern nicht gleichmäßig.

Möglichkeit B: Ich lasse ein paar von den Parallel Verbindern weg:
Alle Zellen sind trotzdem noch parallelgeschaltet. Wenn wenig Strom fließt, der Spannungsabfall pro Verbinder also vernachlässigbar ist, sollte der Spannungsausgleich zwischen den einzelnen Zellen theoretisch genauso gut funktionieren.
Vorteil: Der Strom wird gleichmäßig auf alle 4 "Reihen" Verbinder verteilt.
Nun Frage ich mich allerdings, ob der natürliche Spannungsausgleich zwischen den Parallel geschalteten Zellen wirklich genauso gut funktioniert?

Sorry für den langen, komplizierten Beitrag. Ich hoffe ein paar von euch verstehen mich und können mir Ihre Sicht der Sachen schreiben. Selbstverständlich kommt dann auch irgendwann nochmals ein ausführlicher Beitrag, wenn der Akku fertig ist.

Vielen Dank und LG

Mattis

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Warum willst Du Dir 24V antun?

Hallo,

ich würde mir so eine Art flachen Maulschlüssel machen mit dem ich an dem unteren großen Vierkant beim Anziehen gegenhalten kann.

Ich würde mit verzinnten Kupferplatten/Schienen arbeiten. Ausmessen und Bohren.
Und es gehört Noalox dazwischen. Das als Heisser Tip.
Franz

MattisR hat geschrieben:Die erste Möglichkeit wäre es mit großen Kupfer/Aluplatten zu arbeiten und dann jeweils 8 Löcher zu bohren.

Würde ich so machen und natürlich nur ALU auf ALU. Fang nicht an ein Kupferblech auf die Aluanschlüsse zu setzen.

Er macht 24V, weil das nicht anders geht. Die Frage ist, warum er sich LTO antut, aber die hat er nicht gestellt. Ich würde das mit flachen Blechen verbinden, mit 8 Löchern drin. Wohl eher Alu, Noalox ist eine gute Idee. Wichtig ist ein glattes und flächiges Aufliegen auf den viereckigen Elektroden. Also Blech zuerst, dann ne Scheibe, dann die Mutter. Gibt dann einen guten Solar-Speicherakku.

Gruss Manfred

Stocki333 hat geschrieben:Ich würde mit verzinnten Kupferplatten/Schienen arbeiten.
Und es gehört Noalox dazwischen. Das als Heisser Tip.

So wie es der Franz schreibt hab ich das damals gemacht. Den Original Alustreifen ab Werk hab ich nicht mehr über den Weg getraut. Die oxidieren schon, bevor ich mit dem Anschleifen fertig bin (leicht, fein anschleifen, nur die Kontaktstellen). Wobei, Du könntest evtl. Noalox auftragen und dann in die Paste rein schleifen. Dann ginge das vielleicht sogar mit Alu Schienen. Aber das ist nicht mehr mein Ding. Hat mich zuviele Nerven und Zeit gekostet.

Hab verzinnte Kupferstreifen ("Schienen") bestellt und Noalox an allen Kontaktstellen aufgebracht. Mein Krücken Akku ist jetzt besser als neu. "Neu" kam der nie über 13.8V. Jetzt locker auf 14.5V. Jederzeit.

Stocki333 hat geschrieben:Ausmessen und Bohren.

In Deinem Fall musst Du wohl eigene Sonderanfertigungen, auf Maß, für die Schienen herstellen (lassen). Hör auf den Franz und den Manfred. Das wird super!

Viel Glück,
Hendrik

Vielen Dank für eure Antworten.

Solche Aluplatten könnte ich schon herstellen lassen, eventuell auch selber bohren. Ich habe nur ein wenig Bedenken, weil diese dann starr sind, und ich somit mechanische Spannungen auf die Zellpole bringe. Bei diesen zylindrischen Zellen steht die negativen und positiven Kontaktflächen unterschiedlich weit heraus (0.5mm Unterschied). Die schwarzen Plastikhalter richten die Zellen allerdings bündig mit der Kante des Gehäuses aus, somit sind die Kontaktflächen nicht auf gleicher Höhe. Man könnte sich natürlich die passenden Abstandshalter herstellen, die dann mit in die Plastikhalter kommen, allerdings ist das zusammen mit dem Herstellen der Verbinderplatten schon recht viel Aufwand.


Zudem gibt es die Einzelverbinder passend zu den Zellen und Haltern schon zu kaufen, deshalb würde ich gerne diese verwenden.
Vorteil wäre, dass diese flexibel sind und somit kaum mechanische Spannungen/Kräfte auf die Zellpole bringen. LTO Zellen sollen ja bis zu 30 Kalenderjahre halten. (Zum einen weil sie weniger zum "Lithiumplating" neigen, zum anderen weil Lithium-Eisen-Titanat beim "einlagern" der Lithium Ionen kaum an Volumen zunimmt, Graphene was stattdessen zum Beispiel in LFP Zellen verwendet wird nimmt bis zu 10 Prozent an Volumen zu. Dies große Variation an internen Druck pro Zyklus lässt LFP Zellen im Vergleich zu LTO schneller altern.) Diesen Vorteil möchte ich gerne nutzen und lange Freude an meinem Akku haben. Ich könnte mir durchaus Vorstellen, dass wenn ich einen mechanische Spannung auf die Zellpole ausübe, kombiniert mit den Vibrationen im Fahrzeug, dass diese dadurch eventuell keinen 30 Jahre mehr halten, sondern zum Beispiel vorher schon Elektrolyt ausläuft (das Überdruckventil ist in zylindrischen Zellen im Deckel integriert, d.h. alle Kräfte auf die Pole, wirken direkt auf die Dichtungen des Überdruckventils)

Habt ihr eventuell Ideen oder Erfahrungen was an Variante B auszusetzen wäre? Ich habe versucht mich schon über diverse Quellen zu informieren. Ich finde sehr wenig darüber. Meistens werden Reihen-Verbinder und nicht Parallelverbinder weggelassen, falls an Verbindern gespart wird. Denn Sinn darin verstehe ich allerdings nicht, da der Hauptstromfluss somit über weniger Verbinder laufen muss.

Spannungen beim Verschrauben kannst Du auch vermeiden, wenn das Loch in der Platte etwas größer ist als nötig. Der Kontakt entsteht ja eh zwischen Verbindungsplatte und Elektrodenplatte, der Gewindestift ist nur zum Anpressen da. Mit passenden Scheiben sollte das gehen.

bis denn,

Uwe

LTO-Zellen sind kalendarisch und von den Ladezyklen her fast unbegrenzt haltbar, während man bei LFP von "nur" 10-20 Jahren und 5000 Zyklen ausgehen kann. Allerdings bedeutet Haltbarkeit hier nicht ein plötzliches Aussteigen wie bei Blei, sondern ein Herauslaufen aus der Spezifikation mit >80% Restkapazität. Das sind Umstände, die der Normalcamper nicht einmal bemerkt, sollte er je soweit kommen. Und damit kann LTO den grössten Vorteil im Womo nicht ausspielen, im Gegensatz zum stationären Stromspeicher, und zum Verbauen sind die Dinger nicht so richtig optimal, und von der Spannung her auch nicht. Kontakt zwischen den Zellen ist bei Rundzellen problematischer als bei prismatischen; da sind diese Plastikhalterungen schon sehr brauchbar.

MattisR hat geschrieben:V
Zudem gibt es die Einzelverbinder passend zu den Zellen und Haltern schon zu kaufen, deshalb würde ich gerne diese verwenden.

Dann mach das. Querverbindung (also parallel) brauchst du an Plus- und Minuspol. Die anderen schön hintereinander wegverbinden, also jeweils in Reihe. Eine parallele Querverbindung (parallel) zwischen den Zellen (dreimal) macht schon Sinn, weil so Unterschiede bei den Einzelzellen ausgeglichen werden, aber im idealen Betrieb (identische Zellen) fliesst dort kein Strom. Daher sind Übergangswiderstände hier egal, und du kannst auch dünne Kabel nehmen, die du irgendwo zusammenführst und da auch den Balancer mit anschliesst.

Gruss Manfred