NiMH-Akku für Heiz-Schuhsohlen mit Li ersetzen?

Lithium Ionen Industriezellen IMR, INR, ICR & LiFePO
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NiMH-Akku für Heiz-Schuhsohlen mit Li ersetzen?

Beitragvon Spartaner117 » Sa 7. Sep 2019, 20:46

Hallo miteinander,

ich bräuchte mal wieder die Hilfe des Forums.

Ich habe Heiz-Schuhsohlen. Da sind pro Schuh je ein NiMH-Akku mit 3,6V und 2000mAh dran mit einem 2-Stufen-Schalter.

Diese würde ich gerne gegen Li-Akkus ersetzen. Dabei hätte ich aber ein paar Kriterien, die ich hier gerne zur Beratung/Diskussion stellen möchte:

1. So sicher wie möglich. Schließlich hängen die Dinger an den Schuhen und man merkt nicht, wenn da mal im Akkubehälter was heiß oder dick wird. Ich dachte zB an Lithium-Eisenphosphat-Akkus? Außerdem müssten die Zellen einen Tiefentladeschutz haben oder bekommen, der bei leerem Akku einfach abschaltet, denn da kommt keine Elektronik oder ähnliches dran. Diese Abschaltung sollte aber, wenn ausgelöst, durch einfaches Laden wieder deaktiviert werden können.

2. Idealerweise Rundzellen. Denn ich muss dafür auch noch wasserdichte Akkuhalter bauen. Oder gibt es da was passendes fertig zu kaufen? Ich habe div Dreh- und Fräsmaschinen, von da her nicht unbedingt ein Problem, aber wenn es was fertiges gibt, wäre das natürlich bequemer.

3. Spannungsniveau ähnlich den 3,6V NiMH. Die tummeln sich ja mW üblicherweise im Bereich von 3,3V bis 3,75V während dem Entladen, wenn ich das noch richtig zusammen bekomme.

4. Schön (aber nicht zwingend notwendig) wäre es, wenn ich die mit dem Xtar VP2 meiner Frau laden könnte. Das hat folgende Spannungsvarianten zur Auswahl:
3,2V LiFePO4 (Lithium Eisenphosphat) Ladeschlussspannung 3,6V - 3,65V ± 0,05V
3,6V Li-Ion. (Lithium Ionen) Ladeschlussspannung 4,2V ± 0,05V
3,8V Li-Ion. (Lithium Ionen) Ladeschlussspannung 4,35V ± 0,05V
Alternativ habe ich div. Modellbauladegeräte wie Junsi 4010Duo, Turnigy Reaktor 2, Spectra II, mit denen ich die Akkus laden könnte.

5. Die Zweistufige Schaltung brauchts nicht, ich hatte die Dinger eh immer auf Volldampf laufen^^

6. Kapazität: Bisschen mehr als 2000mAh wären gut, muss aber nicht zwingend sein.

7. Größe: Eigentlich im üblichen Bereich der Rundzellen (18650 usw. ) kein Thema, das sind eh so Himalaya-Bergstiefel, da kommts auf einen wulstigen Akku auch nicht mehr an. Das Xtar kann die Zelltypen laden:
10440 / 14500 / 14650 / 16340 / 17500 / 17670 / 18350 / 18500 / 18650 / 18700 / 22650 / 25500 / 26650 / 20700 / 21700
3,0V/3,2V 3,6V/3,7V 3,8V Lithium Ionen Akkus



Sodele, jetzt wären die Könner hier im Forum gefragt. Kann sich jemand evtl sogar schon etwas vorstellen, was geeignet wäre?
Wie gehabt, Löten, Fräsen (auch CNC), Drehen, Schweißen (auch Lötfahnen an Akkupacks) usw wäre kein Problem, mir fehlt aber der Marktüberblick und das technische KnowHow im Elektronikbereich wie Schutzschaltungen usw.

Vielen Dank schonmal vorab und viele Grüße,

Marc

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Re: NiMH-Akku für Heiz-Schuhsohlen mit Li ersetzen?

Beitragvon Joergl » So 8. Sep 2019, 06:25

Hmmm, NiMH mit 3,6 Volt kann nicht ein Akku sein - die Zellen haben nominal 1,2 Volt, sondern derer 3 in Reihe, im Prinzip sowas:

Bild

Kann natürlich auch völlig anders aussehen. Egal.

Was die Sicherheit anbelangt, ist LiFePO4 das einzig Senkrechte.

Bei LiFePO ist zu bedenken, daß es sich bei den 3,6 Volt um die Ladeschlußspannung handelt. Beim Entladen geht die Spannung fast sofort auf ca. 3,2 Volt runter, da bleibt sie dann solange Kapazität da ist, um dann am Schluß Ratzfatz auf 2,5 Volt oder so runterzugehen, siehe Grafik unten (Vergleich mit "normalem" Li-ion).

Falls 3,2 Volt ausreichen wären und genügend Platz wäre, würde ich den Akku, den ich unten getestet hatte, empfehlen, ist halt ein 26650er...gibt es da: https://www.akkuteile.de/lifepo-akkus?facets=62%2C15

Bisserl Elektronik muß schon sein, wenn es einen Tiefentladeschutz geben soll: https://shop.lipopower.de/PCB-6-A-1-Zelle-LiFePO-015-Fe paßt zu dem Akku.

Wenn es kleiner sein muß (Akku meine ich) wird es mit LiFePO4 in Hinblick auf Kapazität schwierig.



Bild

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Re: NiMH-Akku für Heiz-Schuhsohlen mit Li ersetzen?

Beitragvon Spartaner117 » So 8. Sep 2019, 08:56

Hallo Jörg,

vielen Dank schonmal!
Klar, der NiMH ist ein 3-zelliger Pack.

Das Spannungsniveau müsste passen, ist ja ein ordinärer "Heizdraht", der da am wärmen ist.
Das meinte ich auch mit "ohne Elektronik", da kommt Verbraucherseitig keine Elektronik mehr, deswegen brauche ich den Tiefentladeschutz.

Danke für die Links!
Kleiner muss das nicht sein, das ist wie gesagt nicht so schlimm. Nur wegen der länglichen Elektronik muss ich jetzt mal schauen, wie ich da ein Gehäuse für baue. Ein Drehteil scheidet ja jetzt eher wieder aus wegen dem zusätzlichen Platz der Länge nach, sonst wirds doch arg dick, wenn ich den Platz rundum vorsehen muss. Wäre halt am einfachsten zum Abdichten gewesen.

Wie ist das eigentlich bei der Abschaltautomatik in Sachen Überspannung? Wann schaltet die dann wieder frei? Sobald die Spannung wieder sinkt? Gibts da eine Art Hysterese, also kann man den Akku auch nach dem Erreichen eines zu hohen Spannungsniveaus direkt benutzen?
Schaltet das schon durch den Unterschied von Ladespannung zu Akkuspannung (nach Entfernen der Ladekontakte) direkt wieder frei?

Und noch eine kleine Frage:
Muss/Soll ich bei dem Gehäuse für eine kleine Druckentlastungsmembran sorgen? Wasserdicht muss es ja sein, aber ich könnte eine dünne Kunststoffmembran einbauen, die bei Überdruck durchgehen kann. Oder brauchts das dann bei LiFePO gar nicht mehr?

Viele Grüße,

Marc

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Re: NiMH-Akku für Heiz-Schuhsohlen mit Li ersetzen?

Beitragvon Joergl » So 8. Sep 2019, 13:25

Ist zwar weniger dramatisch, wenn ein LiFePO4 tatsächlich mal ausgasen sollte, können die aber wohl auch, also wäre das mit der Membran sicher eine gute Idee. Mir ist allerdings mal ein Kurzschluß mit sonem A123 passiert, der wurde sehr schnell so heiß, daß ich mir die Flossen verbrannt habe...und dann war er schlicht tot. Gegast hat der nicht.

Das PCB ist winzig, die Maße sind 28,4 x 4,9 x 2,6 mm, das sollte den Kohl nicht arg fetter machen, denke ich mal. :)

Wie sollte es zu Überspannung kommen, außer wenn Du den Akku z.B. versehentlich bis 4,2 Volt geladen hast? Selbst wenn: Das PCB schützt den zwar vor Überladung, wenn der beim Ladevorgang verbunden war, ich glaube aber nicht, daß da irgendwas passiert, wenn Du nen überladenen Akku damit verbindest.

Aber wenn Du die Akkus ordnungsgemäß mit dem VP2 lädst, ist doch eh alles prima!Bild

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Re: NiMH-Akku für Heiz-Schuhsohlen mit Li ersetzen?

Beitragvon ichbin » So 8. Sep 2019, 16:25

Was spricht dgegen eine 21700 mit 5Ah von LG zu verwenden?
Der Strom sollte ja nicht das Problem sein.Allerdings sollte sich die Leistung der Heizung ein wenig anpassen lassen, denn Anfangs hat der LG ca 25% mehr Heizleistung.

PS

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Re: NiMH-Akku für Heiz-Schuhsohlen mit Li ersetzen?

Beitragvon Spartaner117 » So 8. Sep 2019, 20:51

@Jörg:
Autsch^^ Da hatte ich von der Form automatisch auf die mutmassliche Orientierung geschlossen und daraus die Größe vermutet...
Naja, bisschen doof darf man schon sein :D
Danke für den Hinweis, so winzig bringe ich auf jeden Fall noch unter.

Beim Überspannungschutz ging es mir genau darum, mögliche Fehler beim Laden auszuschliessen. Evtl Berufskrankheit.
Was ich meine: Bei Überspannung trennt das PCB ja vermutlich die Verbindung zum Ladegerät, sonst könnte die Überladung ja nicht verhindert werden, oder?
Wenn ja, wann wird die Verbindung wiederhergestellt? Wenn die Spannung wieder unter den Schaltpunkt sinkt? Und ist der "von oben oder unten im Spannungsniveau kommend" gleich? Datenblatt scheints ja keines zu geben.

@ichbin:
Eben das ist das Problem. Ich möchte keine zusätzliche Schaltung unterbringen müssen. Einstecken, tut, ausstecken, tut nicht. Maximal noch durch drehen des Batteriebehälterdeckels die Verbindung zum Batteriepol trennen, aber mehr will ich da nicht dran haben. Bei 25% Mehrleistung weiß ich nicht sicher, ob die Sohlen das mitmachen bzw ob mir dann nicht die Quanten glühen^^
Und sind wir da nicht wieder bei der riskanteren Batteriechemie?

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Re: NiMH-Akku für Heiz-Schuhsohlen mit Li ersetzen?

Beitragvon Joergl » Mo 9. Sep 2019, 00:35

Spartaner117 hat geschrieben:@Jörg:

Beim Überspannungschutz ging es mir genau darum, mögliche Fehler beim Laden auszuschliessen. Evtl Berufskrankheit.
Was ich meine: Bei Überspannung trennt das PCB ja vermutlich die Verbindung zum Ladegerät, sonst könnte die Überladung ja nicht verhindert werden, oder?
Wenn ja, wann wird die Verbindung wiederhergestellt? Wenn die Spannung wieder unter den Schaltpunkt sinkt? Und ist der "von oben oder unten im Spannungsniveau kommend" gleich? Datenblatt scheints ja keines zu geben.

Hm, wie willst Du die Akkus laden, mit angeschlossenem PCB? Dann lauter Jas. Entladung sollte aber dann sofort wieder möglich sein.

Bei 3,85 Volt würde das die weitere Überladung unterbinden.

Es ist übrigens nicht so wahnsinnig kritisch, die A123 mit 4,2 Volt zu laden, ich habe das mal eine Weile lang getestet. Nach Ladeende geht die Spannung innerhalb von 5 Minuten von selbst auf ca. 4 Volt runter, bei anschließender Last ruckzuck wieder auf die 3,3 Volt Nennspannung. Arg gealtert sind die Zellen innerhalb von 2 Wochen täglichen Gebrauchs trotz wirklich hoher Belastung - locker auch mal über 50A - nicht. Die Akkus lade ich generell mit 3 Ampere (solange ich das kann und ein entsprechendes Ladegerät habe...).

Ist aber trotzdem keine empfohlene Vorgehensweise (das Laden mit 3 Ampere aber schon!).

Und klar: Unter dem Sicherheitsaspekt betrachtet bist Du mit den Akkus auf der erheblich sichereren Seite. Außerdem hast Du damit fast konstante Spannung bis zum Schluß, also auch fast konstante Heizleistung...siehe die Grafik oben. Das macht die Kapazitätsunterschiede erheblich erträglicher! :lol3:

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Re: NiMH-Akku für Heiz-Schuhsohlen mit Li ersetzen?

Beitragvon Spartaner117 » Mo 9. Sep 2019, 06:35

Weltklasse, vielen lieben Dank für die detaillierten Infos!
Dann steht einer Umrüstung nichts mehr im. Wege.

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Re: NiMH-Akku für Heiz-Schuhsohlen mit Li ersetzen?

Beitragvon Joergl » Mo 9. Sep 2019, 06:44

Berichteste bitte, am besten mit Bildern? Würd mich interessieren!Bild

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Re: NiMH-Akku für Heiz-Schuhsohlen mit Li ersetzen?

Beitragvon Spartaner117 » Mo 9. Sep 2019, 06:52

Gerne. Kann aber ein wenig dauern, ist ja für den Winter ;)


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