Laden einer Lithiumbatterie mit einem Blei-Säure-Ladegerät: Die Risiken

Wenn es darum gehtAufladen der Lithiumbatterie, Sicherheit hat oberste Priorität. Viele Benutzer, die Komfort oder Kosteneinsparungen suchen, fragen oft: „Kann ich eine Lithiumbatterie mit einem Blei-{0}}Ladegerät laden?"

Die Antwort ist ein klares Nein.Während beide wie Standard-Netzteile aussehen mögen, unterscheiden sich die zum Laden von Lithiumbatterien erforderlichen Algorithmen grundlegend von denen, die für die Blei-Säure-Chemie verwendet werden. Die Verwendung falscher Ausrüstung verkürzt nicht nur die Lebensdauer Ihrer Batterie, sondern kann auch zu ernsthaften Brandgefahren führen.

Um die Sicherheit zu gewährleisten,-unabhängig davon, ob Sie Standard-Lithium-Ionen-oder spezielle Lithium-Ionen-Batterien verwendenLiFePO4-AkkuAufladen-Es ist wichtig, diese technischen Lücken zu verstehen. In diesem Leitfaden erfahren Sie, warumBlei-Ladegerätesind für Lithiumbatterien tödlich und helfen Ihnen bei der Auswahl der richtigen Ladelösung für Ihr System.

Kann man eine Lithiumbatterie mit einem Blei-Säure-Ladegerät laden?

Es wird absolut nicht empfohlen, dies zu tun-es ist äußerst gefährlich!

Allerdings kann in manchen Notsituationen ein Blei--Säure-Ladegerät hilfreich seinLaden Sie eine Lithiumbatterie auf, DieLadealgorithmenund die zugrunde liegenden technischen Prinzipien der beiden sind völlig unterschiedlich. Mit aEin Blei-Ladegerät für eine Lithiumbatterie kann daher schwerwiegende Folgen haben.

1. Lademodus (Algorithmus) stimmt nicht überein

• Lithiumbatterien:Verwenden Sie ein CC/CV-Ladeprofil (Konstantstrom/Konstantspannung). Sobald die Batterie die voreingestellte Spannung erreicht, nimmt der Ladestrom schnell ab und stoppt dann, um die Batterie zu schützen.
• Blei-Säurebatterien:Der Ladevorgang ist in mehrere Stufen unterteilt. Der gefährlichste Teil besteht darin, dass Blei-{1}Säure-Ladegeräte normalerweise über eine „Erhaltungsladestufe“ verfügen. Blei-Säure-Batterien benötigen einen kontinuierlichen kleinen Strom, um die Spannung aufrechtzuerhalten. Lithium-Batterien können diese ständige Belastung jedoch nicht vertragen, was zu einer Überladung und Beschädigung der Zellen führen kann.

2. Tödlicher „Desulfatierungsmodus“

Das ist der gefährlichste Aspekt. Viele moderne Blei-Säure-Ladegeräte sind mit einer Impuls-Desulfatierungsfunktion ausgestattet, die Hochspannungsimpulse (manchmal bis zu 15–16 V oder mehr) sendet, um Blei-Säure-Batterien wiederherzustellen.

• Diese Hochspannungsimpulse können die BMS-Schutzschaltung (Battery Management System) der Lithiumbatterie sofort durchbrechen, was zum Durchbrennen elektronischer Komponenten führt und die Batterie ohne Schutzfunktionen zurücklässt.

3. Risiko eines thermischen Durchgehens (ernsthaftes Sicherheitsrisiko)

Da ein Blei-Säure-Ladegerät nicht vollständig abschaltet, nachdem eine Lithiumbatterie vollständig geladen ist (da sie auf den Eintritt in die Erhaltungsladephase wartet), bleibt die Batterie über einen längeren Zeitraum unter Hochspannung. Dies kann zur Bildung von Lithiumdendriten im Inneren der Batterie führen und in schweren Fällen ein thermisches Durchgehen auslösen, was möglicherweise zu einem Brand oder sogar einer Explosion führen kann.

Zusammenfassung & Empfehlung:

• Verwenden Sie immer ein spezielles Ladegerät:Lithiumbatterien (wie LiFePO₄ oder ternäres Lithium) müssen mit einem Ladegerät geladen werden, das speziell für die Lithiumchemie entwickelt wurde.
• Überprüfen Sie die Spannungswerte:Auch wenn Sie ein Lithium-Ladegerät verwenden, stellen Sie sicher, dass die Spannung des Ladegeräts genau mit der des Akkus übereinstimmt (z. B. 12 V, 24 V, 36 V oder 48 V).

Tipps:Auf einigen Plattformen werden möglicherweise immer noch bestimmte Blei--Batterieprodukte mit der Bezeichnung „kompatibel mit Lithiumbatterien." Diese Behauptung ist jedoch nicht zutreffend.

Blei-Säure- und Lithiumbatterien unterscheiden sich grundlegend in den Ladealgorithmen, Spannungsbereichen und Schutzstrategien. Direktes Mischen ist problemlos möglichDies kann zu nicht übereinstimmenden Ladeparametern führen. Ein solcher Missbrauch ist einer der Hauptgründe dafür, dass viele Lithiumbatterien vorzeitig altern oder ausfallen!

CC/CV vs. Multi-Stufe: Ladealgorithmen verstehen

CC/CV ist speziell für Lithium-Batterien konzipiert, während das mehrstufige Laden für Blei-{1}Säure-Batterien gedacht ist.

Beides zu vermischen ist so, als würde man einen Computer, der eine präzise Spannungsregelung benötigt, an eine instabile Hochspannungsquelle-anschließen{1}}es ist ein Rezept für eine Katastrophe.

Lithiumbatterie-Ladealgorithmus: CC/CV (Konstantstrom/Konstantspannung)

Lithiumbatterien sind äußerst empfindlich und erfordern einen hochpräzisen Ladevorgang.

• CC-Stufe (Konstantstrom):Wenn der Ladezustand der Batterie niedrig ist, liefert das Ladegerät einen festen Strom. Während dieser Phase steigt die Spannung allmählich an-ähnlich wie beim schnellen Füllen eines leeren Eimers mit Wasser.
• CV-Stufe (Konstantspannung):Sobald die Batteriespannung ihren oberen Grenzwert erreicht (z. B. 4,2 V pro Zelle), erhöht das Ladegerät die Spannung nicht mehr und hält stattdessen eine konstante Spannung aufrecht, während der Ladestrom langsam abnimmt. Wenn der Strom nahe Null sinkt, wird der Ladevorgang vollständig gestoppt.
• Kernpunkt:Nachdem eine Lithiumbatterie vollständig geladen ist, muss sie vom weiteren Laden getrennt werden; Eine dauerhafte Spannungsanlegung ist nicht zulässig.

Blei-Ladealgorithmus für Blei-Säure-Batterien: Mehrstufiges Laden

Blei-Batterien sind zwar relativ robust, weisen aber eine Selbstentladung auf, weshalb für die Wartung ein aufwändigerer, mehrstufiger Ladevorgang erforderlich ist.

Stufe 1: Bulk (Laden mit hohem-Strom)

Ähnlich wie in der CC-Phase lädt diese Phase die Batterie auf etwa 80 % ihrer Kapazität auf.

Stufe 2: Absorption

Vergleichbar mit der CV-Phase wird in dieser Phase die verbleibende Kapazität sukzessive aufgefüllt.

Stufe 3: Float - Gefahrenquelle

Das ist der entscheidende Unterschied. Nachdem eine Blei-Säure-Batterie vollständig geladen ist, schaltet sich das Ladegerät nicht ab. Stattdessen hält es eine niedrigere Spannung aufrecht und liefert weiterhin Strom. Dies wird als Erhaltungsladung bezeichnet und dient dazu, die natürliche Selbstentladung von Blei-Säure-Batterien auszugleichen.

Stufe 4: Ausgleich (Ausgleich / Desulfatierung) - Das tödliche Risiko

Einige Ladegeräte legen regelmäßig Hochspannungsimpulse ab, um Sulfatablagerungen auf den Batterieplatten zu entfernen.

Der Kernkonflikt: Warum sie nicht austauschbar sind

Warum zerstört der Desulfatierungsmodus in Blei-Säure-Ladegeräten Lithiumbatterien?

Vereinfacht ausgedrückt: „Desulfatierungsmodus„wird als „Killer“ für Lithiumbatterien bezeichnet, da es Hochspannungsimpulse aussendet, denen Lithiumbatterien einfach nicht standhalten können.

1. Was ist der Desulfatierungsmodus? (Das „Heilmittel“ für Blei--Säure-Batterien)

Im Laufe der Zeit bilden sich bei Blei-Säure-Batterien verhärtete Bleisulfatkristalle auf den Platten (Sulfatierung), was die Batteriekapazität verringert. Um dies zu beheben, sind viele Blei-Säure-Ladegeräte mit einem Desulfatierungs- oder Reparaturmodus ausgestattet.

• Prinzip:Das Ladegerät sendet hochfrequente Hochspannungsimpulse aus (manchmal mit augenblicklichen Spannungsspitzen von 16 V, 20 V oder sogar mehr), um die Kristalle durch „elektrische Vibration“ auseinanderzubrechen.

2. Warum ist es „Gift“ für Lithiumbatterien?

Aufgrund ihrer Struktur und Chemie sind Lithiumbatterien äußerst spannungsempfindlich. Der Desulfatierungsmodus kann Lithiumbatterien auf zwei Arten zerstören:

A. Sofortiger Ausfall des BMS (Batteriemanagementsystem)

In jeder Lithiumbatterie befindet sich eine Schutzplatine (BMS). Die elektronischen Komponenten des BMS (z. B. MOSFETs) verfügen über eineNennspannungsgrenze.

• Folge:Die Hochspannungsimpulse aus dem Desulfatisierungsmodus eines Blei-Säure-Ladegeräts überschreiten die Toleranz des BMS bei weitem. Es ist, als würde eine Glühbirne mit einer Nennspannung von 220 V plötzlich einer Spannung von 1000 V ausgesetzt.-Das BMS brennt sofort durch. Sobald das BMS ausfällt, verliert der Akku seinen Überladungs- und Kurzschlussschutz und wird so zu einem gefährlichen, ungeschützten Gerät.

B. Erzwungene Schädigung der chemischen Struktur der Zelle

Für Lithiumbatterien gelten sehr strenge Ladegrenzen (einzelne Zellen dürfen beispielsweise 4,2 V oder 3,65 V nicht überschreiten).

• Folge:Selbst wenn das BMS auf wundersame Weise überlebt, zwingen die Hochspannungsimpulse Lithiumionen dazu, mit ungewöhnlicher Geschwindigkeit auf die Anode zu treffen, was zur Bildung von führtLithiumdendriten (winzige Metallspitzen). Diese Spitzen können den Separator zwischen Anode und Kathode durchdringen und zu internen Kurzschlüssen führen.Dies kann eine Selbstentzündung oder sogar eine Explosion auslösen.

Viele Benutzer denken: „Ich habe es eine Weile aufgeladen und der Akku ist nicht explodiert, also sollte es in Ordnung sein, oder?“

Die Wahrheit ist: Der Schaden ist oft irreversibel und latent.Der Desulfatierungsmodus hat das BMS möglicherweise bereits extrem instabil gemacht oder die internen Zellen beschädigt. Die Katastrophe kann erst beim nächsten Aufladen oder bei einer Erschütterung des Akkus auftreten.

Die Gefahr des „Erhaltungsladens“ für die Lebensdauer von Lithiumbatterien

Erhaltungsladungist ein Standardvorgang für Blei-Säure-Ladegeräte, aber für Lithiumbatterien wirkt es wie ein chronisches Gift und verkürzt die Lebensdauer der Batterie grundlegend.

Was ist Erhaltungsladung?

Blei-Batterien haben eine relativ hohe Selbstentladungsrate. Daher unterbricht ein Blei-Säure-Ladegerät den Strom nicht, nachdem der Akku vollständig aufgeladen ist. Stattdessen wird eine beibehaltenkleiner Strom und konstante Spannungum sicherzustellen, dass die Batterie eingeschaltet bleibt100 % Vollladung.

Warum brauchen Lithiumbatterien keine Erhaltungsladung?

Lithiumbatterien haben eine sehr stabile Chemie und eine extrem niedrige Selbstentladungsrate. Sobald sie vollständig aufgeladen sind, benötigen sie keinen zusätzlichen Strom, um ihre Kapazität aufrechtzuerhalten.

Lithium-Prinzip: Stoppen Sie den Ladevorgang, sobald der Akku voll ist (Abschaltung-).

Drei Hauptschäden des Erhaltungsladens von Lithiumbatterien

A. Beschleunigte Elektrolytzersetzung (chemischer Abbau)

Lithiumbatterien sind am anfälligsten, wenn sie vollständig geladen sind (Hochspannung). Beim Erhaltungsladen bleibt die Batterie über längere Zeiträume auf der maximalen Abschaltspannung.

• Folge:Diese anhaltende Hochspannungsumgebung führt dazu, dass sich der interne Elektrolyt der Batterie chemisch zersetzt, wodurch Gas entsteht und der Innenwiderstand zunimmt.Aus diesem Grund kommt es bei vielen Lithiumbatterien, die unsachgemäß mit dem falschen Ladegerät verwendet werden, zu einer Schwellung („Puffing“).

B. Wachstum von Lithiumdendriten

Unter der ständigen Belastung durch Erhaltungsladung können sich Lithiumionen auf der Anodenoberfläche ansammeln und nadelartige Metallkristalle bilden, die als „“ bekannt sind.Lithiumdendriten."

• Folge:Diese scharfen Kristalle können nach und nach den internen Separator der Batterie durchdringen. Sobald der Separator durchbrochen wird, kommt es zu internen Kurzschlüssen, die ein thermisches Durchgehen auslösen und möglicherweise zum Ausfall der Batterie führenFeuer fangen oder explodieren.

C. Verkürzung der Lebensdauer

Die Lebensdauer einer Lithiumbatterie wird durch ihre Ladezyklen bestimmt. Beim Erhaltungsladen wechselt der Akku wiederholt zwischen winzigen Entladungen und Mikroladungen.

• Folge:Obwohl jede einzelne Ladung klein ist,Diese langfristigen geringfügigen Schwankungen erschöpfen nach und nach die aktiven Materialien in den Zellen, was zu einem schnellen Kapazitätsverlust führt. Bei einer ursprünglich für 5 Jahre ausgelegten Batterie kann es aufgrund längerer Erhaltungsladung innerhalb von 1–2 Jahren zu einer deutlichen Reduzierung der Reichweite kommen.

Wichtigste technische Unterschiede zwischen Ladegeräten für Blei--Säure- und Lithium-Batterien

Spezifische Folgen der Kombination verschiedener Batterieladegeräte

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Können Sie eine Lifepo4-Batterie mit einem Lithium-Batterieladegerät aufladen?

Dies wird nicht empfohlen; Das Mischen von Ladegeräten sollte vermieden werden.

ObwohlLiFePO4-AkkuObwohl Standard-Lithiumbatterien zur Familie der Lithiumbatterien gehören, unterscheiden sich ihre Spannungseigenschaften erheblich.Die Verwendung eines falschen Ladegeräts kann zur Beschädigung des Akkus führen oder dessen vollständige Aufladung verhindern.

1. Nicht übereinstimmende Spannungsabschaltung (der wichtigste Grund)

Dies ist die direkte Ursache für Batterieschäden:

• Standard-Lithiumbatterien (ternäre Li--Ionen):Die Vollladespannung pro Zelle beträgt normalerweise 4,2 V.
• LiFePO₄-Batterien:Die Vollladespannung pro Zelle beträgt normalerweise 3,65 V.
• Folge:Wenn Sie dazu ein Standard-Lithium-Ladegerät verwendenLaden Sie einen LiFePO₄-Akku auf, versucht das Ladegerät, die Spannung auf 4,2 V zu erhöhen, was zu einer starken Überladung führt. Während LiFePO₄ relativ sicher ist und nicht anfällig für Feuer ist,Überladung kann zu Schwellungen, schnellem Kapazitätsverlust und sogar zum vollständigen Ausfall der Batterie führen.

2. Strukturelle Unterschiede bei 12-V-Batteriesätzen

Bei herkömmlichen 12-V-Akkus sind die internen Konfigurationen völlig unterschiedlich:

• 12V LiFePO4:Besteht typischerweise aus 4 in Reihe geschalteten Zellen (4S) mit einer Vollladespannung von 14,6 V.
• 12 V Standard-Lithium (Li-ion):Besteht typischerweise aus 3 in Reihe geschalteten Zellen (3S) mit einer Vollladespannung von 12,6 V.

Peinliche Situationen beim Mischen von Ladegeräten

• Verwendung eines 12,6-V-Ladegeräts an einer 14,6-V-Batterie: Der Akku wird nie vollständig aufgeladen, erreicht typischerweise nur etwa 20–30 % seiner Kapazität.
• Verwendung eines 14,6-V-Ladegeräts an einer 12,6-V-Batterie:Die Batterie wird stark überspanntUnd wenn das BMS (Batteriemanagementsystem) ausfällt, besteht eine sehr hohe Brandgefahr.

3. Die Belastung des BMS (Batteriemanagementsystem)

Obwohl hochwertige-Batterien über ein BMS verfügen, das das Überspannungsladen zwangsweise unterbrechen kann, ist dies der FallBMS dient als letzte Sicherheitslinie und sollte nicht als tägliche Ladesteuerung verwendet werden.

• Wenn ein Ladegerät gezwungen wird, langfristig mit der BMS-Abschaltspannung zu „kämpfen“, beschleunigt sich die Alterung der Komponenten der Schutzplatine.
• Wenn das BMS ausfällt und das Ladegerät nicht über die richtige Abschaltspannung verfügt, können die Folgen katastrophal sein.

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1. Stellen Sie sicher, dass der Ladealgorithmus CC/CV ist

LiFePO₄-Batterienerfordern eine Ladelogik mit konstantem Strom und konstanter Spannung (CC/CV).

• Erfordernis:Das Ladegerät muss in der Lage sein, die Leistung vollständig zu unterbrechen, sobald die Abschaltspannung erreicht ist, oder in einen sehr minimalen Wartungsmodus zu wechseln. Es darf niemals Hochspannungs-„Desulfatierungs“-Impulse oder kontinuierliche „Erhaltungslade“-Stufen wie ein Blei-Säure-Ladegerät enthalten.

2. Überprüfen Sie die genaue Ausgangsspannung

• 12-V-Akku (4S): Die Ausgangsspannung des Ladegeräts muss 14,6 V betragen
• 24-V-Akku (8S): Die Ausgangsspannung des Ladegeräts muss 29,2 V betragen
• 36-V-Akku (12S): Die Ausgangsspannung des Ladegeräts muss 43,8 V betragen
• 48-V-Akku (16S): Die Ausgangsspannung des Ladegeräts muss 58,4 V betragen

Notiz:Selbst ein Unterschied von 0,1 V kann sich auf lange Sicht auswirkenLebensdauer der Lifepo4-BatterieDaher muss die Spannung genau angepasst sein.

3. Wählen Sie den passenden Ladestrom (Amperezahl)

Die Ladegeschwindigkeit hängt vom Strom ab.Es wird empfohlen, die Richtlinie von 0,2 °C bis 0,5 °C einzuhalten.

• Berechnung:Für eine Batterie mit einer Kapazität von 100 Ah beträgt der empfohlene Ladestrom 20 A (0,2 C) bis 50 A (0,5 C).
• Tipp:Ein zu hoher Strom kann zu übermäßiger Erwärmung führen und die Lebensdauer des Akkus verkürzen, während ein zu niedriger Strom zu übermäßig langen Ladezeiten führt.

💡 3 „Fallstricke-vermeidende“ Tipps beim Kauf eines Lifepo4-Batterieladegeräts

• Überprüfen Sie das Etikett:Bevorzugen Sie Produkte, die auf dem Gehäuse deutlich mit der Aufschrift „LiFePO₄ Charger“ gekennzeichnet sind. Vermeiden Sie generische „Lithium-Ladegerät“-Etiketten.
• Überprüfen Sie den Stecker und die Polarität:Stellen Sie sicher, dass der Stecker des Ladegeräts (z. B. Anderson-Stecker, Luftfahrtstecker, Krokodilklemme) zu Ihrem Akku passt, und vertauschen Sie niemals die Plus- und Minuspole.
• Überprüfen Sie den Lüfter und die Kühlung:Wählen Sie für Ladegeräte mit hoher{0}Leistung ein Modell mit Aluminium-gehäuse und aktivem Kühlventilator für einen stabileren und sichereren Betrieb.

Die beste Wahl ist immer das Original-Ladegerät des Batterieherstellers. Copow LiFePO₄-Akkus werden mit speziell für sie entwickelten Ladegeräten geliefert.