Maximale capaciteit Li-Ion: meteen of na paar keer ontladen?

De meeste laptop-accu's hebben inderdaad een geavanceerd bewakings/beveiligingssysteem aan boord dat zelf (in EEPROM) of extern (ook in een EEPROM) de geschiedenis van de accu's bewaard. Zelf nieuwe cellen eraan hangen heeft dan ook niet zoveel zin zonder dat geheugen te resetten (en het overige stuk software te vertellen dat 'ie nieuw is).

Vooral dat laatste is het 'inleren': maar zoiets wordt (over het algemeen) in de fabriek gedaan, niet door de gebruiker. Er wordt dan (uit een volledig volgeladen accu) een vooraf bepaalde constante stroom getrokken tot systeemkritieke spanning.
Daarna moet de accu een tijd rusten, om weer opgeladen te worden, weer te rusten en weer ontladen te worden. Daarna weet het beveiligingssysteem extreem nauwkeurig hoe het ervoor staat met de cellen en weet dat vervolgens voor elke belasting, terwijl dat zonder dat proces een moeilijke opgave is in een wisselende belasting als een laptop.

Het zou natuurlijk kunnen dat zo'n 'straatverkoper' in Egypte accu's verkoopt waar dat nog niet mee gebeurd is.

Dus ja, het kan kloppen dat er 'gecycled' moet worden, maar het hoort niet bij een pack.

Als de accu-aanduiding ineens van 76% naar 7% terugvalt, dan is de "battery gauge" chip van de accu aan het inleren op een versleten/kapotte accu. (onbalans of capaciteit sterk teruggelopen)

Bij lithiumaccu's kan je aan de celspanning niet zo nauwkeurig bepalen hoeveel lading er nog in zit. Die accupacks hebben dan ook een battery gauge chip erin, die telt hoeveel mAh er in/uit de accu gaat. Samen met de nominale accucapaciteit kunnen ze dan een percentage weergeven. Nu kan die teller wat beginnen scheeflopen, bijvoorbeeld door zelfontlading, die niet door de chip gemeten wordt. Ook kunnen de cellen verouderen waardoor de capaciteit terugloopt.

Daarom wordt de battery gauge gecalibreerd. Aan het einde van een laadcyclus weten we "nu is ie helemaal vol" en kan je de teller op nul zetten. Als bij het ontladen de celspanning tegen de ondergrens loopt weten we "nu is ie helemaal leeg" en ken je de capaciteit van een volledige ontlading.

Wat jij wellicht gezien hebt is dat de chip denkt "er zit nog 76% in" op basis van zijn mAh teller. Maar ineens komt een celspanning (of allemaal) tegen de ondergrens en dan zet de chip zijn fout recht, wat jij ziet door het zeer snel in elkaar zakken van het accupercentage. Foute boel op een "nieuwe" accu.

Je zou nog enkele laad/ontlaadcycli kunnen proberen om de battery gauge in te leren. Met een tool als HWmonitor kan je de batterij uitlezen (design capacity / full charge capacity / current capacity), dit kan je meer inzicht geven.

Ja, een lithium batterij heeft de hoogste capaciteit na 2 of 3 keer een cylcle gedaan tehebben. Misschien zelfs 20 of 30.

Echter dat scheelt maar een paar procent.

In een poging dat piekje te zien te krijgen vond ik deze pagina. Alle piekjes als die er al zijn, zijn te klein om te zien.
https://batteryuniversity.com/article/bu-808-how-to-prolong-lithium-ba…

Hier een grafiek waar dat eerste hobbeltje te zien is. Dit is duidelijk een "met de hand geschetste" grafiek, dus relatieve grootte kan (zal!) sterk verschillen!
https://www.accure.net/battery-knowledge/blog-battery-aging

Ik DENK dat dit artikel een aantal dingen overdrijft en een aantal dingen behoorlijk "fout" heeft. Vooral dat over "SOC" daar zit het dacht ik anders dan wat hij zegt. Maar hij zou professional moeten zijn en ik ben maar een amateur wat lithium accus betreft. Ik wil graag een print bouwen waarmee ik dit soort claims gewoon met zelf-gemeten data kan staven, maar dat komt er maar niet van.

Zou het niet kunnen dat niet de capaciteit piekt maar dat het BMS/firmware moet leren wat de capaciteit is ? Tenminste, dat stond vaak in manuals van apparatuur met lipo/li-ion.

De man die battery univerity maakt is de eigenaar van Cadex, een bedrijf wat accu analysers produceert. Ik heb ooit contact met hem gehad over een manier waarmee ik experimenteerde om accus te testen, hij zag er toen niets in maar blijkbaar was het zo dom niet want nu gebruikt Cadex het principe als onderdeel van hun meest geavanceerde analyser (electrochemical impedance spectroscopy (EIS)). Die man heeft erg veel kennis over accus. (mijn idee was een voortborduren op een idee wat ik in een heel oude General Radio publicatie las (nog voor er NiCad's waren), het komt neer op het meten van Z waarbij het reele deel de Ri is en het imaginaire deel iets over de slijtage zegt. Een goede accu heeft nauwelijks reactantie, een slechte een negatieve reactantie (-jXc dus capacitief) Dit heb ik getest met alle batterijen en accus die ik had liggen en lijkt onafhankelijk van de lading.

REW, je zou mijn methode kunnen proberen. Vereist wel een vectoriale impedantie meting. Maar zoals bijna alle testen moet je eigenlijk ook op history afgaan. Als je een nieuwe accu meet en een versleten dan kun je die data gebruiken om voorspellingen te doen mbt gezondheid. Als je ook nog de capaciteit steeds meet kun je nog beter voorspellen.

[Bericht gewijzigd door fred101 op vrijdag 20 oktober 2023 10:52:47 (14%)]

Op 19 oktober 2023 22:19:09 schreef subsonik:
Als de accu-aanduiding ineens van 76% naar 7% terugvalt, dan is de "battery gauge" chip van de accu aan het inleren op een versleten/kapotte accu. (onbalans of capaciteit sterk teruggelopen)

Bij lithiumaccu's kan je aan de celspanning niet zo nauwkeurig bepalen hoeveel lading er nog in zit. Die accupacks hebben dan ook een battery gauge chip erin, die telt hoeveel mAh er in/uit de accu gaat. Samen met de nominale accucapaciteit kunnen ze dan een percentage weergeven. Nu kan die teller wat beginnen scheeflopen, bijvoorbeeld door zelfontlading, die niet door de chip gemeten wordt. Ook kunnen de cellen verouderen waardoor de capaciteit terugloopt.

Daarom wordt de battery gauge gecalibreerd. Aan het einde van een laadcyclus weten we "nu is ie helemaal vol" en kan je de teller op nul zetten. Als bij het ontladen de celspanning tegen de ondergrens loopt weten we "nu is ie helemaal leeg" en ken je de capaciteit van een volledige ontlading.

Wat jij wellicht gezien hebt is dat de chip denkt "er zit nog 76% in" op basis van zijn mAh teller. Maar ineens komt een celspanning (of allemaal) tegen de ondergrens en dan zet de chip zijn fout recht, wat jij ziet door het zeer snel in elkaar zakken van het accupercentage. Foute boel op een "nieuwe" accu.

Je zou nog enkele laad/ontlaadcycli kunnen proberen om de battery gauge in te leren. Met een tool als HWmonitor kan je de batterij uitlezen (design capacity / full charge capacity / current capacity), dit kan je meer inzicht geven.

+1

Dit is inderdaad hoe de accumeter in elektronica tegenwoordig werkt, vandaar dat er vaak het advies wordt gegeven om geregeld je batterij te 'cyclen'. Sommigen geloven dat dit goed of behulpzaam is voor de batterij omdat het gevolg lijkt op het geheugeneffect dat NiCd cellen soms vertoonden, maar dat helpt bij Lithiumcellen niet (en zelfs bij NiCd cellen slechts zelden), het is alleen om de softwarematige Coulomb-teller te kalibreren en niet een echt fysisch effect. Helaas zijn er weinig apparaten die op basis van de 'float' spanning kunnen vaststellen wat de laadtoestand is van de cellen, wat cumulatieve afwijkingen zou kunnen verminderen.

Op 20 oktober 2023 10:49:19 schreef fred101:
REW, je zou mijn methode kunnen proberen. Vereist wel een vectoriale impedantie meting. Maar zoals bijna alle testen moet je eigenlijk ook op history afgaan. Als je een nieuwe accu meet en een versleten dan kun je die data gebruiken om voorspellingen te doen mbt gezondheid. Als je ook nog de capaciteit steeds meet kun je nog beter voorspellen.

Geinig!

Tot op welke frequentie moet ik meten? Ik moet een bekende (AC) spanning opleggen en dan de stroom meten, toch? En dat dus realtime. Met een (betaalbare) STM32 (*) kan je tot iets van 1MHz samplen. Dus 500 kHz theoretische bandbreedte, in de praktijk waarschijnlijk minder.

Ik heb meestal niet de beschikking over "nieuwe" exemplaren van de oude accus die ik wil testen. Dus dat is jammer.

Ik zal de antwoorden nog eens aandachtig nalezen maar het lijkt erop dat het inderdaad inleren was. De tweede keer sprong hij van 25% naar 7% en de derde keer zakte hij netjes procentje voor procentje naar 10% (ongeveer een procent per minuut). 7% is een "paniek" waarschuwing en 10% is een "zoek een lader" waarschuwing.

Van beide een time lapse filmpje maar zijn niet heel nuttig o.a. omdat de batterij weergave scherm steeds weg gaat als ik een verbruiker (bv. filmpje) aanzet.

Wat me wel verbaasd is dat de accu wel iedere keer echt leeg leek. Ik heb niet steeds zitten kijken tijdens het laden maar de eerste keer duurde het een flinke tijd voordat hij van 7% weer opkrabbelde tot wat hogere percentages en ik heb nergens een sprong van 10-20-30% gezien (maar zoals gezegd niet een uur lang zitten staren of die sprong er was).

Op 20 oktober 2023 17:02:17 schreef rew:
[...]Geinig!

Tot op welke frequentie moet ik meten? Ik moet een bekende (AC) spanning opleggen en dan de stroom meten, toch? En dat dus realtime. Met een (betaalbare) STM32 (*) kan je tot iets van 1MHz samplen. Dus 500 kHz theoretische bandbreedte, in de praktijk waarschijnlijk minder.

Ik heb meestal niet de beschikking over "nieuwe" exemplaren van de oude accus die ik wil testen. Dus dat is jammer.

Rew, zie mijn site
Ik meet op 1 kHz

En heb je al eens met hwmonitor (zie eerdere post) gekeken wat je battery gauge doet?

Het zou kunnen dat de cellen toch goed zijn, maar dat er ergens wat meer zelfontlading zit dan waar de battery gauge rekening mee houdt. Dan krijg je de situatie dat de gauge 100% aangeeft terwijl er in realiteit misschien nog 30% in de cellen zit. Als je dan begint te ontladen, zegt de gauge op een bepaald moment 80% terwijl de cellen nog 10% hebben en even later krijg je dus dat gedrag dat ie van 76% naar 7% springt

Op 20 oktober 2023 10:49:19 schreef fred101:
Zou het niet kunnen dat niet de capaciteit piekt maar dat het BMS/firmware moet leren wat de capaciteit is ? Tenminste, dat stond vaak in manuals van apparatuur met lipo/li-ion.

Eigenlijk wel, maar gebruikelijk is dat de eerste accu volledig doorgelicht en ingeleerd wordt. Daarna wordt de data uit die fuel gauge opgeslagen (een 'golden data file' zoals Texas Instruments dat noemt) en vervolgens voor alle resterende productie-packs ingeladen in de fuel gauge chip.

Binnen korte tijd weet het chipje dan hoe het er voor staat. Daar is (vaak) geen laad/ontlaad (of zelfs laad/ontlaad/laad/ontlaad) cyclus voor nodig omdat de chip uit berekeningen van spanningen en stromen ziet dat alles precies gaat zoals hij op basis van de instellingen verwacht.

Op 20 oktober 2023 10:49:19 schreef fred101:
REW, je zou mijn methode kunnen proberen. Vereist wel een vectoriale impedantie meting. Maar zoals bijna alle testen moet je eigenlijk ook op history afgaan. Als je een nieuwe accu meet en een versleten dan kun je die data gebruiken om voorspellingen te doen mbt gezondheid. Als je ook nog de capaciteit steeds meet kun je nog beter voorspellen.

Een reden dat die fuel gauge chips precies dat doen wat jij zegt

HWmonitor gedownload en zal eens kijken.
Even voor de duidelijkheid:
- Originele accu: cellen stuk na 4+ jaar.
- Vervangen onder spanning door andere gebruikte cellen en print NIET gereset. Was voldoende voor een paar minuten zonder lader.
- Soldeerverbinding tussen cel 2 en 3 gebroken, laadde na reparatie op tot 47% maar laptop viel meteen uit na voeding uitpluggen: dus print op slot oid.

- Compleet nieuwe accu gekocht en daar gaat dit draadje over.

HWmonitor: batterij is 33Wh, verkoper zegt batterij is 44Wh. Geen idee wat ik daar van moet denken...

Ik associeer een "schip" nou niet als de snelste verzendmethode vanuit Duitsland naar Nederland.

Op 22 oktober 2023 15:40:59 schreef rew:
Ik associeer een "schip" nou niet als de snelste verzendmethode vanuit Duitsland naar Nederland.

[bijlage]

Was een speedboot want was er volgende dag al.

Op 22 oktober 2023 14:32:04 schreef r-p:

HWmonitor: batterij is 33Wh, verkoper zegt batterij is 44Wh. Geen idee wat ik daar van moet denken...

Amazon is ook gewoon een aliexpress-achtig platform he. Op dergelijke platforms is dat heel normaal.

= bijna niemand kan de capaciteitsclaims van de website controleren, dus je kan best 10-20-30 procent overdrijven. (tot wel 1000).

Op 22 oktober 2023 14:32:04 schreef r-p:
HWmonitor: batterij is 33Wh, verkoper zegt batterij is 44Wh. Geen idee wat ik daar van moet denken...

[bijlage]

Ligt er aan: levert de nieuwe pack een kortere levensduur dan je verwachtte? Persoonlijk zou ik er niet te lang over nadenken. Je kunt tijd en moeite steken in het vinden waar HWinfo deze informatie vandaan heeft, maar er is best een kans dat dit ergens 'hard coded' in een chipje op je moederbord staat of zo. In dat geval kan je zo een verkoper een moeilijke dag geven, maar als je er geen last van hebt zou ik er niet over nadenken, want daar heb je ook jezelf mee.

Ik vermoed dat ze die 33Wh aan zo'n BMS chip in de accu hebben verteld. Die wordt uitgelezen.

Nu kunnen er twee dingen aan de hand zijn: De fabrikant had eerst een 33Wh exemplaar en heeft dat geupgrade maar is vergeten de instelling in de BMS chip te veranderen of je verkoper heeft wat lopen overdrijven....

Hmm. 33 vs 44Wh is precies 3/4. Zou die accu soms 3S zijn ipv 4S en dat er geen 15V uitkomt maar iets minder? (nominale spanning 11.34 en niet 15.xx). Hmm. volgens screenshot wordt er echt > 15 gemeten.

Op 23 oktober 2023 08:55:18 schreef rew:
Hmm. 33 vs 44Wh is precies 3/4. Zou die accu soms 3S zijn ipv 4S en dat er geen 15V uitkomt maar iets minder? (nominale spanning 11.34 en niet 15.xx). Hmm. volgens screenshot wordt er echt > 15 gemeten.

Cellen in deze accu's worden vaak als 2950mAh aangeduid (weet niet of de advertentie dit beweerd maar heb ik meermaals langs zien komen toen ik aan het zoeken was naar zo'n accu). 3,7V * 2950mAh * 4 stuks = 43660mWh dus 44Wh. 33Wh zou een cel van 2230mAh zijn.
Zit eraan te denken om er nog een te bestellen (ander merk en verkoper) en te kijken of die wel 44Wh heeft.

- als mijn huidige nieuwe WEL 44Wh is maar denkt 33Wh te zijn, hoeft dat voor de levensduur helemaal niet slecht te zijn...
- maar als ik voor 2 euro meer WEL 44Wh krijg ipv 33Wh, is dat uiteraard slimmer.

Ja en nee. Als ontwerp-capaciteit en gemeten capaciteit te ver uit elkaar liggen kan zo'n chip moeite krijgen de juiste rest-tijden te voorspellen/tonen.

In het slechtste geval levert het zelfs een alarm of permanent-falen status op, met iets als 'mismatch between design-capacity and real capacity exceeding xx%'.

Maar dat is allemaal software en weten wij niet. Reken maar dat die 33 Wh softwarematig klopt: die is in de fuel gauge geprogrammeerd als ontwerp-capaciteit.

Het zou best kunnen dat die 44Wh niet gehaald wordt omdat er meer stroom getrokken wordt waardoor er van de gespecificeerde capaciteit minder overblijft. Het blijven fabrikanten en die specificeren hun cellen altijd aan de zonnige kant: ontladen met 0,2 Ampère of zo van een 3 Ah cel en dan haalt 'ie de opgegeven capaciteit. Ga je meer stroom trekken, dan neemt de bruikbare energie af.

[Bericht gewijzigd door weardguy op maandag 23 oktober 2023 21:05:45 (29%)]

Op 23 oktober 2023 20:50:16 schreef r-p:
Zit eraan te denken om er nog een te bestellen (ander merk en verkoper) en te kijken of die wel 44Wh heeft.

Maar wat ga je doen als dat zo is dan?

Op 23 oktober 2023 21:04:18 schreef weardguy:
Het zou best kunnen dat die 44Wh niet gehaald wordt omdat er meer stroom getrokken wordt waardoor er van de gespecificeerde capaciteit minder overblijft.

dat gebeurt bij liion niet in dien mate dat je 25% afwijking krijgt. Misschien wel als je hem 5C gaat ontladen, maar dat impliceert "in 12 minuten leeg" en dat is absurd voor een laptop.

tegenwoordig zijn er wel cellen die van 4,2V hun volledige capaciteit halen als je ontlaadt naar <2,8V. veel BMS chips doen dat NIET

bv de samsung INR18650 35E accus die halen 3450mAh als je ontlaadt met 0.2C(680mA) tot 2.65V cut-off
dus die cellen worden dan bestempeld als zijnde 3500mAh cellen.

in praktijk, als je die leegtrekt met 2A haal je nog 3384mah als je ontlaadt naar 2.65V.
stop je ermee op 3,2V haalt je maar net 2790mah.

een 4S pack zou theoretisch dus 3.7v x 3500mAh x 4 = 51.8Wh hebben
in praktijk met 4,2V->3,2V haal je maar 3.7v x 2790mAh x 4 = 41.2Wh

gebruik je de cellen van pakweg 4,15V naar 3,3V voor langere levensduur (95%->20% ontladen) zal je zelf geen 40Wh meer halen.
maar de fabrikant mag dan wel op de behuizing zetten dat er '51,8Wh' aan capaciteit in het pack zit, ook al haal je het er nooit uit.
is ook veiliger, want zou je het pack leegtrekken naar 2,7V/cell en dan NIET onmiddelijk opladen (je zit bv in het vliegtuig), dan kan je accu een paar uur later definitief op slot zijn door zelfontlading.

mijn laptop knippert met een rode accu led als de accu volledig leeg is (en dus ook is uitgevallen al). de stroom van die knipperled (en de electronica aansturing) blijft dus uit de accu komen). je kan de laptop zelf niet meer aanzetten dan. plug je lader in, kan je direct weer pc starten.
Na een week met niet opladen stopt die led ook met knipperen dan wil de laptop zelf niet aan als je aan de lader hangt. je moet dan een paar uur wachten totdat die de accu weer deels opgeladen heeft. vermoedelijk doet die dan een hele trage oplading om de cellen weer op 3.0V te krijgen

Hi,

Pobeer dit eens om een rapportage te krijgen van je batterij in je laptop.

Start de Comand Prompt op met Administrator rechter (rechter muisklik op de starttoets en dan ongeveer in het midden van het window)

Plak dan omderstaande regel in het Command Promt window en klik Enter:

powercfg /batteryreport /output C:\battery_report.html

Er wordt in C:\ een file geplaatst die je met je browser kan bekijken.

Succes,
Bram

Ow, ik wist niet dat dit kon, handig om te weten!

Op 24 oktober 2023 08:19:35 schreef fcapri:
tegenwoordig zijn er wel cellen die van 4,2V hun volledige capaciteit halen als je ontlaadt naar <2,8V. veel BMS chips doen dat NIET

bv de samsung INR18650 35E accus die halen 3450mAh als je ontlaadt met 0.2C(680mA) tot 2.65V cut-off
dus die cellen worden dan bestempeld als zijnde 3500mAh cellen.

in praktijk, als je die leegtrekt met 2A haal je nog 3384mah als je ontlaadt naar 2.65V.
stop je ermee op 3,2V haalt je maar net 2790mah.

Deze verhouding zie je ook in de metingen van dit type op lygte-info.dk:

Hier is het verschil ongeveer tussen 3,35Ah en 2,9Ah als ik gunstig afrond, dat maakt 15% uit in lading.

een 4S pack zou theoretisch dus 3.7v x 3500mAh x 4 = 51.8Wh hebben
in praktijk met 4,2V->3,2V haal je maar 3.7v x 2790mAh x 4 = 41.2Wh

De hoeveelheid die het scheelt in Wh is kleiner als je niet gewoon omrekent naar 3,7V, die waarde klopt als nominale spanning namelijk niet meer als je verder ontlaad, de hogere beginspanning telt immers zwaarder mee voor het aantal Wh dan de lagere eindspanning:

Nu is dat het verschil tussen 11,8 en 10,6Wh, en dat beperkt het verschil tot net over de 10%. Dat is niet genoeg meer om een verschil van 25% te verklaren.

gebruik je de cellen van pakweg 4,15V naar 3,3V voor langere levensduur (95%->20% ontladen) zal je zelf geen 40Wh meer halen.
maar de fabrikant mag dan wel op de behuizing zetten dat er '51,8Wh' aan capaciteit in het pack zit, ook al haal je het er nooit uit.

Mee eens, er wordt wel een beetje (teveel) creatieve boekhouding gedaan. Kleinere laadcycli vind ik zeker een heel goed idee, anders haal je die mooie capaciteit alleen de eerste paar weken. Over de levensduur zal je dan meer lading uit de cellen kunnen halen voor ze onbruikbaar worden.