Die Panasonic NCR-Serie gilt als eine der wichtigsten Lithium-Ionen-Batterielinien. Insbesondere die Modelle NCR18650A und NCR18650B sind in der 18650-Welt bekannt und beliebt. Die NCR18650A war die erste Lithium-Ionen-Batterie mit hoher Kapazität auf dem Markt und hat die Nachfrage nach Elektrofahrzeugen, dem größten Markt für diese Art von Zellen, maßgeblich beeinflusst. Die NCR18650B ist der Nachfolger der NCR18650A und hat eine noch höhere Kapazität. Diese beiden Batterien sind maßgeblich für die Berechnung der “Energiedichte”, der von Energiefachleuten so genau verfolgten Kennzahl.
Die Panasonic 18650 B ist die Batterie, die die aktuelle Generation des Tesla Model S antreibt, und erfreut sich daher großer Aufmerksamkeit.
Die Panasonic 18650 B hat verschiedene Variationen. Diese Variationen weisen geringfügige Unterschiede in der Leistung auf, die durch geringfügige Anpassungen des Elektrolytgleichgewichts oder andere Änderungen an der ursprünglichen Chemie erreicht werden. Diese Variationen zielen darauf ab, Faktoren wie die Lebensdauer oder die Kapazität zu optimieren und zu maximieren. Die Panasonic B bildet hier keine Ausnahme und hat aufgrund ihrer Beliebtheit viele Variationen. Eine dieser Variationen könnte eines Tages zur nächsten Generation von Batterien mit einer deutlich höheren Kapazität führen (+200 mAh).
In diesem Blog-Beitrag werde ich die Spezifikationen und visuellen Merkmale der beiden beliebten Variationen der NCR18650B vergleichen – der NCR18650BD (grau) und der NCR18650BE (grün). Zunächst werde ich die originalen Herstellerspezifikationen veröffentlichen und sie dann in einer Tabelle zur einfachen Vergleichbarkeit zusammenfassen. Anschließend werde ich durch jede Spezifikation gehen und schließlich einige Bilder machen, damit Sie die Batterie und ihre Bestandteile identifizieren können.
Panasonic 18650 BD Spezifikationen
Panasonic 18650 BE Spezifikationen
Vergleichstabelle der Spezifikationen
| Panasonic 18650 BD | Panasonic 18650 BE | |
|---|---|---|
| Nennkapazität (mAh) | 3000 (bei 20°C) | 3200 (bei 20°C) |
| Min. Nominale Kapazität (mAh) | 3080 (bei 25°C) | 3030 (bei 25°C) |
| Typische Nominale Kapazität (mAh) | 3180 (bei 25°C) | 3180 (bei 25°C) |
| Entladestrom für Bewertungen (A) | 0.61 | 0.61 |
| Nennspannung (V) | 3.6 | 3.6 |
| Ladespannung (V) | 4.2 | 4.2 |
| Ladestrom (A) | 0.9 (fest) | 0.909 |
| Ladezeit (Stunden) | 8 | 5 |
| Max. Dauerentladung (A) | 10 | 3.63 |
| Entladeschlussspannung (V) | 2.5 | 2.5 |
| Max. Gewicht (g) | 49 | 48.5 |
| Max. Durchmesser (mm) | 18.5 | 18.2 |
| Max. Länge (mm) | 65.3 | 65.5 |
| Max. Temperatur (°C) | 70 | ? |
Was ist der Unterschied zwischen Nennkapazität und Nominalkapazität?
Im Allgemeinen haben die Begriffe “Nennkapazität”, “Nennkapazität”, “Nennleistung” oder “maximale Leistung” in vielen Branchen die gleiche Bedeutung. Es handelt sich um die beabsichtigte Voll-Last-Dauerausgabe. Bei Lithium-Ionen-Batterien haben diese Begriffe jedoch unterschiedliche Definitionen. Die Nennkapazität und die Nominalkapazität werden oft als zwei separate Variablen auf einem Datenblatt angegeben.
Laut dem “United Nations Manual of Tests and Criteria” wird die Nennkapazität als die Kapazität in Amperestunden definiert, die gemessen wird, indem die Batterie folgenden Bedingungen ausgesetzt wird:
- Belastung
- Temperatur
- Spannungsabschaltpunkt
Bei Lithium-Ionen-Batterien werden nominale Werte für variierende Faktoren verwendet, um sie von realen oder tatsächlichen Werten zu unterscheiden. Aufgrund von Toleranzen bei der Kapazität von 18650-Batterien ist es unmöglich, Batterien mit einer Kapazität innerhalb eines einzigen Milliamperestunden genau herzustellen. Aus diesem Grund gibt es selbst innerhalb von Grade-A-18650-Zellen Ränge, wobei diejenigen des Ranges B eine Kapazität haben, die um 10-30 mAh geringer ist (dieser Unterschied ist normalerweise nur relevant, wenn man Zellen in Serie schaltet).
Diese Variationen bei der Kapazität der Batterie machen es für den Hersteller unmöglich, einen einzigen realen Wert anzugeben. Stattdessen wird eine nominale Kapazität verwendet (mit einer bestimmten Toleranz), die oft weiter durch einen Mindest- und einen typischen Wert unterteilt wird, damit Sie die Bandbreite der Kapazität abschätzen können, die die Batterie tatsächlich haben könnte, wenn Sie sie erhalten.
Achtung: Die Definition der Nennkapazität bei Lithium-Ionen-Batterien ist mehrdeutig
In einer 2010 veröffentlichten United Nations-Verordnung wurde festgestellt, dass die Nennkapazität nicht ausreicht, um eine Lithium-Ionen-Batterie zu bewerten. Die entscheidenden Faktoren, die in die Bewertung einfließen, können von den Herstellern zu leicht übertrieben werden, um einen unfairen Vorteil zu erzielen und eine höhere Kapazität zu behaupten, als sie tatsächlich haben.
Wenn Sie sich in der Europäischen Union befinden, trifft dies nicht zu. Die EU verwendet den internationalen Standard (IEC 61960) als weltweit anerkannten Standard, um die Bewertung einer Batterie zu bewerten. Die EU erfordert keine Wattstunden-Kennzeichnung.
Bewertung mit Wattstunden kombinieren
Die neuen Vorschriften besagen, dass Batteriehersteller Wattstunden angeben müssen. Wenn Sie also diese Zelle auswählen und die Kapazität wichtiger ist als nur die Nennkapazität, sollten Sie sich auch die Wattstunden anschauen. Die Vereinten Nationen Modellvorschriften sind wie folgt:
“Wattstunde”
“Bewertete Kapazität”
Kapazität von Panasonic BD und Panasonic BE
Die Unterschiede sind wie folgt:
- BD hat +50 mAh Nennkapazität
- BE hat +200 mAh Nennkapazität
Die Frage ist also, welche Batterie hat eine höhere Kapazität? Nun, bei solch uneindeutigen Definitionen ist es ziemlich schwierig, das eindeutig zu sagen. Meine Instinkte nach dem Lesen des Berichts der Vereinten Nationen zur Definition der Nennkapazität besagen, dass man sich auf die variablere Nennbewertung, insbesondere ihre typische Bezeichnung, konzentrieren sollte. In diesem Fall haben sowohl die 18650 BD als auch die 18650 BE die gleiche typische Nennkapazität von 3180 mAh.
Bei jedem Batterieentladungstest, den Sie zu Hause durchführen, müssen Sie auch die drei Faktoren (Belastung, Temperatur, Spannungsabschaltpunkt) berücksichtigen, wenn Sie Ihre eigenen Batteriespezifikationen mit denen des Herstellers vergleichen möchten. Die korrekten Bedingungen können Sie in der oben geposteten Vergleichstabelle einsehen.
Die Merkmale des Entladetests für beide Batterien sind:
- Umgebungstemperatur von 20 oder 25 Grad Celsius
- Entladestrom von 0,61 Ampere
- Entladungsendspannung von 2,5 Volt
Für eine genauere Überprüfung in meinem Fall habe ich mit zwei Batterieproben, einer BD und einer BE, die jeweils eine höhere Kapazität haben, ein 18650-Ladegerät und einen selbstgebauten Arduino-Lithium-Ionen-Batterieentlader mit einem 18650-Adapter verwendet. Ich führe immer drei bis fünf Entladezyklen durch, bevor ich die Daten aus der Entladekurve zur Analyse verwende. Ich habe festgestellt, dass einige Zellen diese anfänglichen Zyklen nicht benötigen, andere jedoch schon. Dies hängt davon ab, welche Tests der Hersteller an ihnen durchgeführt hat, wie sie gelagert wurden und wie lange sie gelagert wurden. Es hängt auch von ihrer Chemieart und davon ab, wie sie den Ionenfluss handhaben. Um einen genauer Test zu haben, ist es gut, sie einige Male zu zyklisieren und sicherzustellen, dass sie ihre volle Kapazität erreichen.
Die Entladetests sollten mit einer vollständig geladenen Batterie bei 4,20 V beginnen, aber mit meinem Setup und in der Anwendung starten meine Tests bei ~4,16 V. Dieser schnelle Spannungsabfall zu Beginn dauert nur einen Millisekunden und führt nicht zu einer spürbaren Veränderung der endgültigen Kapazität. Achten Sie auch darauf, dass die Entladeschlussspannung korrekt ist, da einige unberücksichtigte Volt am Ende der Kurve leicht für 100 oder 200 mAh verantwortlich sein können. Jede Batterie hat unterschiedliche Bewertungen und in diesem Fall der BD und BE sollten die Entladetests enden, wenn die Batterien 2,5 V erreichen.
BD Entladetests
BE Entladetests
Entladetests Tabelle
| Test | BD Kapazität (mAh) | BD Energie (Wh) | BE Kapazität (mAh) | BE Energie (Wh) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 3136 | 10,59 | 3115 | 10,5 |
| 2 | 3114 (-0,70% Änderung) | 10,52 | 3101 (-0,40% Änderung) | 10,47 |
| 3 | 3061 (-1,70% Änderung) | 10,34 | 3099 (-.006% Änderung) | 10,46 |
| Durchschnitt | 3103 | 10,48333333 | 3115 | 10,47666667 |
| Kapazitätsunterschied (mAh) | 12 | – | Energieunterschied (Wh) | 0,01 |
Die oben gezeigten Daten in übersichtlicher Form geben an, dass meine Zellentests sehr gut mit dem übereinstimmen, was ich anhand der nominalen Kapazitätsbewertung des Herstellers erwartet hätte. Die typische nominale Kapazität für beide Batterien beträgt laut Datenblatt 3180 mAh, und wenn ich meine Ampere-Entladung von 2,5 V bis 0,61 V gemäß den Testbedingungen des Datenblatts begrenzt hätte, hätte ich dieses Kapazitätsziel problemlos erreicht.
Dies steht im Widerspruch zu den bewerteten Kapazitäten der einzelnen Batterien. Die BE ist mit 3200 mAh bewertet, während die BD nur 3000 mAh beträgt. Bei genauerer Betrachtung haben beide Batterien jedoch die gleiche Kapazitätsbewertung.
Ladezeit und maximale kontinuierliche Entladung
Die meisten Aspekte dieser beiden Batterien sind gleich. Die Ladezeit und die maximale kontinuierliche Entladung unterscheiden sich jedoch erheblich. In Situationen mit hoher Entladung müssen Sie sich für die BD anstelle der BE entscheiden. Die BE hat eine sehr niedrige Entladegrenze (ca. 3 Ampere) im Vergleich zur BD (ca. 10 Ampere). Wenn Sie Beschleunigung, Drehmoment oder Burst-Leistung mit hoher Amperezahl benötigen, gibt es keinen Vergleich, die BD gewinnt.
Interessanterweise musste die BD aufgrund ihrer höheren Amperezahl mit einer längeren Ladezeit kompensiert werden. Die BD benötigt acht Stunden, um mit ihrem bewerteten Ladestrom von 0,9 Ampere vollständig aufgeladen zu werden. Das Datenblatt gibt an, dass dieser Akku bis zu 3 Ampere aufnehmen kann. Im Vergleich dazu beträgt die Ladezeit der BE vernünftige fünf Stunden. Das entspricht einer 40%igen Verringerung der Ladezeit.
Es ist also wichtig, Amperezahl und Ladezeit abzuwägen, wenn Sie zwischen diesen beiden Batterien wählen, da alle anderen Spezifikationen mehr oder weniger gleich sind.
Überprüfung der Panasonic 18650-Batterien
Das Aussehen Ihrer Batterie:
- Sollte keine Kratzer, Rost, Verfärbungen, Schmutz, Verformungen oder Leckagen aufweisen.
Vergleichen Sie Ihre Batterien mit den bereitgestellten Bildern, um sicherzustellen, dass sie übereinstimmen.
Profilaufnahmen
QC-Code unter PVC
Hier können Sie schnell überprüfen, ob Ihre Zelle auch einen sichtbaren QC-Code aufweist.
Vergleich der Top-Kappe
Panasonic hat die größte Vielfalt an Top-Kappen bei 18650-Batterien. Die graue BD hat einen kreisförmigen positiven Anschluss, der dem der Samsung 25R sehr ähnlich ist. Die BD hat drei Verbindungspunkte zwischen dem positiven Anschluss und dem Rest der Top-Kappe. Die Panasonic 18650 BE hat dagegen einen scharfen, dreieckigen positiven Anschluss.
Negativer Anschluss
Die Panasonic BE ist auch aufgrund ihres unteren Anschlusses mit einer eingekerbten Kante einzigartig.
Längenmessung
Wichtig: Messen Sie Ihre Batterie niemals mit Metall-Schieblehren auf diese Weise. Achten Sie immer besonders darauf, dass die positiven und negativen Anschlüsse nicht verbunden werden, da dies zu einem Kurzschluss der Batterie und möglicherweise einer Explosion führen kann.
Alle Messungen entsprechen den maximalen Werten des Datenblatts und die tatsächlichen Werte überschreiten nicht das Erwartete.
Gewichtsmessung
Die BE ist etwas schwerer als die BD.
Anmerkungen zum Bau von Lithium-Ionen-Batteriepacks
Wenn Sie wiederaufladbare Batteriepacks bauen, sollten Sie die folgenden Hinweise zum Design beachten:
- Schließen Sie die Batterien nicht an nicht autorisierte Ladegeräte, Geräte oder andere Geräte an.
- Die Form der Anschlüsse sollte so konzipiert sein, dass Kurzschlüsse vermieden werden.
- Eine Überstromschutzfunktion verhindert externe Kurzschlüsse.
- Die Form der Anschlüsse sollte so gestaltet sein, dass sie nicht rückwärts angeschlossen und kurzgeschlossen werden können.
- Das Design sollte das Eindringen von statischer Elektrizität, Elektrolyt oder Wasser verhindern.
- Der Schutzschaltkreis sollte zugänglich sein, um inspiziert zu werden.
- Wenn Elektrolyt aus der Batterie austritt, sollte es nicht das PCB erreichen können.
- Die Zellen sollten fest fixiert werden, um ein Herumrutschen zu verhindern.
- Verwenden Sie Klebstoff und seien Sie vorsichtig beim Ultraschallschweißen.
- Das Gehäuse sollte so abgedichtet sein, dass Endbenutzer die Zellen nicht berühren können.
Der Schutzschaltkreis für das Batteriepack erfordert:
- Schutz vor Überladung
- Schutz vor Tiefentladung
- Überstromschutz
Vermeiden Sie das Löten von Zellen zusammen. Viele Heimwerker schweißen direkt auf die Top-Kappe der Batterien, was leicht zu Kurzschlüssen führen kann. Da der negative und positive Anschluss direkt in der Nähe der Oberseite der Batterie zusammentreffen, reicht ein wenig Lötzinn, das an den Rand der Batterie rutscht, für ein thermisches Durchgehen aus.
Die richtige Art, Batterien zu verbinden, ist mit Bleiplatten und Punktschweißen.
Lagerung von Panasonic 18650 BD und BE
Die Batterien sollten unter folgenden Bedingungen gelagert werden:
- Temperaturen zwischen -20°C und +20°C
- Geringe Luftfeuchtigkeit (weniger als 70 % relative Luftfeuchtigkeit)
- Keine ätzenden Gase
- Keine Kondensation auf den Batterien
Wenn Sie sie länger als drei Monate lagern, ist der einzige Unterschied:
- Entladen oder teilweise entladen Sie die Batterien über einen längeren Zeitraum.
Die Panasonic 18650 BD wird mit einer Ladung von 48% ausgeliefert, was etwa 1500mAh entspricht. Jeden Monat, in dem die Batterien gelagert werden, verlieren sie etwas Spannung. Deshalb haben die Batterien bei Erhalt einen etwas niedrigeren Ladezustand.
Die BD hat eine untere Grenze von 2,0V – überlegen Sie also, Ihre Batterien zu entladen, aber achten Sie darauf, dass sie nicht unter 2,0V fallen. Eine Wartung alle paar Monate kann erforderlich sein, um die Kapazität wieder aufzufüllen. Zellen unter 2,0V beginnen zu zerfallen.
