12V LiFePO4 Akku bauen und 280Ah Hithium Zellen Test

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In diesem Beitrag teste ich die neuen günstigen 280A LiFePO4 Hithium Zellen und zeige wie man man daraus recht einfach einen eigenen großen 12V Akku (Speicher) mit Daly BMS usw. bauen kann. Den kompakten Akku kann man für kleine Solaranlagen, Balkonkraftwerke, Nachteinspeisung und natürlich viele andere Aufgaben nutzen, er bietet immerhin fast  3600 Wh an Energie. Also nur rund 1500 Wh weniger als unser letztes 24V Akku-Projekt.  Gespannt war ich selbst was die neuen Hithium Zellen leisten, zum einen weil sie besonders zyklenfest (mehr als 7500 Zyklen) sein sollen und darüber hinaus noch relativ günstig sind. Ich zeige euch somit auch einige Messwerte, Entladekurven damit ihr euch selbst ein Bild machen könnt. Wie immer findet ihr in dem Beitrag natürlich auch  wieder zwei Videos, eine Materialliste, Schaltbild und eine Gehäuse-Zeichnung zum kostenlosen Download als PDF und Sketchup-Datei.

Tewaycell Hithium 280Ah LiFePO4 Zellen

Da ich meinen 5000W Speicher meiner Solaranlage demnächst noch etwas ausbauen will um bei einem eventuellen Stromausfall länger Notstrom zur Verfügung zu haben, suche ich schon eine Weile nach guten und bezahlbaren LiFePO4 (Lithium Eisenphosphat) Batterien und Zellen. Wie ich schon bei meinem 24V Projekt berichtet habe, sind ja derzeit Lithium Eisenphosphat Akkus (kurz LiFePO4 Akkus) einfach die erste Wahl wenn es um sichere Akkus und Speicher geht. Sie bieten hohe Kapazität, sind vergleichbar leicht und arbeiten wartungsfrei und sehr sicher. Diese erzeugen im Regelbetrieb weder giftige oder noch explosive Gase, brauchen also keine dauerhafte Belüftung. Auch ein explosionsartiges Durchgehen wie es bei den bekannten Lithium Akkus durchaus passieren kann, ist bei LiFePo4 Akkus weitgehend ausgeschlossen. Ich kann euch aus bald 1,5 Jahren Erfahrung sagen dass es richtig Spaß macht mit LiFePO4 Akkus zu arbeiten. Man kann praktisch die komplette Kapazität nutzen und meine Akkus zeigen nach 1,5 Jahren noch keinerlei messbaren Kapazitätsverlust. Gewöhnlich geben die Hersteller an, dass die LiFePo4 Akkus nach 3000-4000 Zyklen immer noch 80% an Kapazität haben sollen. Also eine Lebensdauer von 10 bis 20 Jahren scheint hier wirklich realistisch.  Vergesst also die alten Batterien wie Blei, AGM, GEL und was es noch so gibt, die kommen euch deutlich teurer weil sie oft schon nach 1 bis 2 Jahren kaum noch Kapazität bieten. Auch Lithium Ionen Akkus würde ich nicht im Haus unterbringen wollen, die Gefahr dass mir ein so großes Akku durchgeht und explodiert wäre mir zu hoch. Aktuell sind einfach LiFePo4 Akkus die erste Wahl, ich denke da sind sich die meisten Fachleute und die Fachliteratur einig.

Hithium Zellen von dem Händler Tewaycell

Leider sind die Preise für gute Zellen im letzten Jahr bei vielen Anbietern deutlich gestiegen. Vor 1,5 Jahren wo ich meine 24V Akkus gebaut habe waren sie noch deutlich günstiger, aber das liegt wohl auch an der derzeitigen Nachfrage. Mit den Zellen der Firma AliExpress BMS* bin ich zwar sehr zufrieden, aber die neuen Preise sind schon teilweise recht hoch. Deshalb habe ich mir diesmal Hithium Zellen von dem Händler Tewaycell* ausprobiert. Der Händler war so überzeugt von den Zellen, dass er mir 4 Zellen für den Test frei zur Verfügung gestellt hat. Diese Zellen  sollen laut Händler ebenfalls von einem großen Batteriehersteller stammen (halt „Hithium“) und sollen angeblich für die Autoindustrie gebaut werden. Die Zellen sollen sogar noch mehr Zyklen erlauben, als die gängigen Zellen die man so ansonsten bekommt, nämlich ca. 7500 Zyklen. Ob das mit der Zyklen Angabe wirklich stimmt, weiß ich natürlich nicht, ich habe den Eindruck dass da manchmal  einige Händler auch übertreiben. Das mit den Zyklen lässt sich ja auch schlecht nachprüfen, gewöhnlich braucht man bei einer Solaranlage selten mehr als 200 bis 250 Zyklen pro Jahr, somit übersteigt das garantiert die Lebenszeit von mir und vielen Lesern.
Da aber der Preis durchaus günstig ist, war ich gespannt auf den Test der Hithium Zellen. Vier 280A Zellen bekommt man zum Testzeitpunkt für ca. 649 Euro im Tewaycell China-Shop*, die Preise ändern sich aber laufend, daher am besten im Shop schauen. Wer ungern direkt über einen chinesischen Shop bestellt, kann alternativ ähnliche Zellen auch über Tewaycell AliExpress* bekommen, dort läuft die Zahlungsabwicklung ja über AliExpress was immer etwas sicherer ist wenn man den Händler noch nicht näher kennt, mit AliExpress hatte ich noch nie Probleme. Aber das muss jeder selbst entscheiden, ich verlinke euch beides.

Als die Hithium LiFePO4 Zellen ankamen, war ich doch etwas überrascht

Tewaycell hat ein Lager in Polen wo zweitweise auch die Hithium Zellen gelagert werden. Geliefert wurde daher sehr schnell, ich glaube es hat nur ca. eine Woche gedauert bis die Zellen in einem Karton angeliefert wurden. Zwischenzeitlich sind sie allerdings manchmal im polnischen Lager ausverkauft, dann kann es schon mal 3 bis 6 Wochen dauern bis neue Akkus direkt aus China eintreffen, das solltet ihr bei der Bestellung beachten. Laut Tewaycell sollen aber auch bald wieder neue Zellen im polnischen Lager  vorhanden sein. In beiden Fällen werden die Zellen zoll- und versandkostenfrei per Paketdienst geliefert, genau wie bei AliExpress auch.
Der angelieferte Karton hatte schon einige Beulen beim Transport ab bekommen, die Ecken waren  also mehr Rundungen als Ecken. Ich habe also erst mal alle Zellen ausgepackt und genau auf Beschädigungen oder Kratzer untersucht. Hier war aber nichts festzustellen, die Zellen sind im Karton sehr dick mit einem Schaumstoff gepolstert, also es kam alles heil an. Die Zellen machten durchaus einen neuen ordentlichen Eindruck, Gebrauchtspuren oder sonstiges konnte ich nicht feststellen.

Etwas gestört hat mich allerdings dass hier die üblichen aufgedruckten Codes nicht eingraviert sondern als ausgedruckte Aufkleber aufgeklebt wurden. Das erweckt natürlich immer etwas Misstrauen, da es ja bekanntlich auch Fälschungen auf dem Markt gibt. Den Code fand ich auch in keiner Akku-Datenbank. Es gibt auch Apps die aus dem Code normalerweise Hersteller und Herstellungsdatum usw. herauslesen, auch diese konnten mir zu den Codes nichts sagen. Ich habe auch versucht einen Aufkleber abzukratzen um zu sehen ob ein anderer Code darunter ist, aber da war kein Code eingraviert, was aber eigentlich dafür spricht dass wirklich schon der Hersteller diese Aufkleber drauf gebracht hat.

Tewaycell-Hithium-LiFePo4-Zellen-QR-Code-aufgedruckt

Darauf hin habe ich den Händler Tewaycell auf die merkwürdigen Codes angesprochen. Tewaycell  hat mir nochmal versichert dass dies bei den Hithium Zellen normal sei und sogar im Shop so abgebildet ist. Die Zellen seien von dem großen Batteriehersteller Hithium eigentlich für Elektroautos hergestellt worden, einige Zellen würden gegenüber anderen aber leichte Abweichungen von den Standard-Sollwerten aufweisen, diese Zellen würden dann von Hithium selbst mit diesem Aufkleber versehen und auf anderem Wege verkauft. Die Zellen seien trotzdem sehr gut und die Abweichungen würden bei normalen Anwendungen keine Rolle spielen. Ich solle die Zellen ruhig gut durchtesten, alle versprochene Angaben im Shop würden eingehalten werden.
Ob das alles so stimmt was Tewaycell  schreibt kann ich an dieser Stelle natürlich nicht beurteilen, aber ich muss zugeben dass die Zellen im Shop auch so abgebildet werden wie sie geliefert werden, diese merkwürdigen Aufkleber waren mir da nicht aufgefallen. Also transparent und vertrauenserweckend klang der Händler schon, aber letztlich vertraut man natürlich besser auf eigene Tests. Aber auch die Tests die ich noch anschließend mit den Zellen machte fielen sehr positiv aus. Zum Beispiel wurden alle Zellen mir einer Ladespannung von 3,28V und einem Innenwiderstand von 0,2 mΩ geliefert. Das ist ein sehr guter Innenwiderstand der schon darauf hin deutet dass die Zellen wirklich neu und in gutem Zustand geliefert werden. Ältere oder gebauchte Zellen haben gewöhnlich einen deutlich höheren Innenwiderstand. Auch die getestete Zellenkapazitäten waren sehr gut, diese habe ich später mehrfach gemessen und geloggt, sie lag im Schnitt pro Zelle bei 287,6 Ah (bei 20A Endladestrom), dazu findet ihr unten noch genau Entladekurven.

Lediglich bei einer Zelle entdeckte ich am Gehäuse schon einen leichten Bauch, dieser war zwar nicht sehr ausgeprägt und würde man vermutlich im Foto gar nicht erkennen, aber beim Aneinanderstellen merkte man schon dass durch den Bauch der obere und untere Abstand ca. 1mm größer war als in der Mitte. Das ist zwar nicht so schlimm und vermindert sich vielleicht sogar durch das Verpressen im späteren Gehäuse mit der Zeit wieder etwas, dennoch sollte das eigentlich nicht vorkommen. Ich habe aber inzwischen erfahren dass dies bei 280Ah Zellen nicht ganz selten ist, diese großen Zellen sollen sich angeblich schon bei längeren Standzeiten leicht verformen wenn sie nicht im Gehäuse etwas verpresst werden. Die etwas kleineren 200Ah Zellen sind hier wohl etwas formstabiler. Also somit war das hinnehmbar, zumal die Zellen ansonsten bei den Messwerten durchaus überzeugten.
An Anschlüssen haben diese Zellen übrigens kein 6mm Innengewinde sondern einen Stift mit 6mm Außengewinde der aufgeschweißt wurde. Seit einer Weile ist das bei vielen Zellen vieler Hersteller der Fall. Vermutlich will man damit den Anschluss dem Bastler etwas vereinfachen, da früher Alu-Innengewinde manchmal von Bastlern überdreht und beschädigt wurden.

 

Bau einer Universal 12V LiFePo4 Batterie mit Gehäuse und BMS

Um die Zellen im realen Betrieb etwas näher austesten zu können habe ich beschlossen, erstmal ein kleines 12V LiFePo4 Akku mit BMS, Sicherung und Schalter zu bauen. Damit werden die Zellen auch erstmal ausreichend verpresst und können bei den Lade- und Entladevorgängen sich nicht mehr verformen.  Wie man so ein Gehäuse bauen kann, habe ich ja schon sehr ausführlich in meinem 24V Akku Projekt gezeigt, im Prinzip ist das bei einem 12V Akku natürlich alles ähnlich auch wenn ich diesmal noch größere Zellen nutze. Diesmal nutze ich zum Bau kein Metallgehäuse, sondern baue alles aus Siebdruckplatten. Da ich den Akku sowieso nur bis etwa 100A  belasten möchte, verbaue ich wieder ein 100A BMS, damit habe ich gute Erfahrungen gemacht. Es hat sich gezeigt dass bei diesem Strömen sich die Zellen im praktischen Betrieb nur wenig erwärmen, daher ist für so ein 12V Universal- und Experimentier-Akku ein reines Siebdruckgehäuse aus meiner Sicht durchaus vertretbar und sicher genug. Auch viele Wohnmobil Besitzer aber auch Wohnmobil Anbieter setzen ja beim Umstieg auf LiFePO4 Akkus Siebdruckplatten, das ist also durchaus nichts Ungewöhnliches.
Für diejenigen die sich sowas ähnliches auch bauen wollen, beschreibe ich die einzelnen Schritte noch mal kurz mit einigen Fotos. Zudem stelle ich euch natürlich wieder kostenlos die Zeichnung, Schaltplan als PDF und Sketchup-Datei für eigene Änderungen  zum Download zur Verfügung, vielleicht kann es dem ein oder anderen nützlich sein.

Download PDF und Sketchup  Zeichnung
Vor dem Laden in Sketchup das ZIP-File entpacken!

Du kannst Dateien für deine eigenen Zwecke nutzen. Wenn Du sie anderen zugänglich machen willst, sei fair und setze Link auf diese Seite. Weil oft danach gefragt wird: Du darfst gerne auch Links in sozialen Netzwerken posten. 

Am Ende liste ich auch noch mal das ganze Material auf das ich diesmal bei diesem Projekt verwendet habe. In einem zusätzlichen Video könnt ihr die einzelnen Schritte zum Teil auch noch etwas genauer sehen.

Warnung-Gefahr-FeuerWichtige Anmerkung: Bitte beachtet dass das Arbeiten an Akkus gefährlich sein kann, Kurzschlüsse durch Werkzeuge, metallische Armbänder, Armbanduhren oder Fehler in der Verkabelung können zu Verletzungen führen oder Brände hervorrufen. Zieht also Metallarmbänder aus und arbeitet nur mit isoliertem Werkzeug. Wenn ihr das nicht habt, dann isoliert euer Werkzeug selbst dick mit Isolierband, man muss nicht extra Spezialwerkzeug kaufen. Arbeitet nicht hektisch sondern konzentriert und vorsichtig und legt niemals Teile auf dem Akku ab. Vermeidet generell über dem Akku mit Metallgegenständen zu hantieren. Wer einen Akku selbst baut sollte zumindest über Elektrotechnik-Grundkenntnisse verfügen, prüft also gut ob ihr euch das auch zutraut. Wenn nicht, dann greift lieber zu einem großen fertigen Akku (z.B. siehe Test).

 

Schritt 1: Zellen ausgleichen und laden  (drei Methoden)

Bevor wir an den Bau des Gehäuses gehen, sollten die LiFePo4-Zellen zunächst erst einmal gleichmäßig aufgeladen werden, man spricht auch oft von Initialladung. Ziel dieser Ladung ist es dass alle Zellen voll sind und genau die gleiche Spannung besitzen. Werden später die Zellen in Reihe geschaltet, können sie sich nicht mehr ausgleichen (außer man nutzt Zusatz Balancer, darauf kommen wir noch), daher müssen sie einmal gleichmäßig voll geladen werden damit sie später quasi dauerhaft synchron arbeiten. Gute Zellen entladen sich später auch ohne Balancer weitgehend gleichmäßig. Dass Zellspannnungen am oberen und unteren Ende etwas auseinandergehen, das ist durchaus normal da es selbst bei den besten Zellen natürlich immer kleine Unterschiede in der Zellenkapazität gibt. Wichtig ist daher dass die Zellspannung einmal am oberen Ende (also bei voller Aufladung) gleich war, ansonsten verschenkt man Kapazität!

Das Laden und Ausgleichen kann man auf verschiedene Weise machen, ich beschreibe euch mal drei  Methoden:

Methode 1: Die beste und einfachste Lösung für geduldige Leute

Ihr schaltet zunächst alle vier Zellen mit einzelnen Zellenverbinder oder mit zwei langen Kupferschienen parallel. Also alle Pluspole müssen miteinander verbunden werden und alle Minuspole miteinander. Dadurch gleichen sich die Zellen selbstständig aus, Zellen mit mehr Energie geben die Energie an Zellen mit weniger Spannung ab. Gleichzeitig könnt ihr aber ein Labornetzteil als Ladegerät anschließen. Das Labornetzteil stellt ihr auf 3,6V, den Strom braucht man nicht begrenzen, da die meisten Labornetzteile sowieso nur maximal 5 bis 10A liefern. Bei dieser niedrigen Spannung werden die Leitungswiderstände den Strom sowieso oft noch niedriger begrenzen, also nicht zu dünne Leitungen nutzen.
Jetzt lässt man die parallelen Zellen quasi solange laden, bis der Strom stark abfällt. Also wenn nur noch 100 oder 200mA fließen, dann sind die Zellen voll genug und man kann die Ladung beenden und die Zellenverbinder wieder abnehmen. Die Methode funktioniert sicher und zuverlässig, sie hat aber den Nachteil dass der Ladevorgang unter Umständen bei so großen Zellen mehrere Wochen dauern kann. Man braucht also viel Geduld!

Methode 2: Die Lösung für Ungeduldige

BMS provisorisch komplett verkabeln

Wenn ihr nicht wochenlang laden wollt, dann prüft zunächst ob die Spannungen der Zellen weitgehend gleich sind. Gewöhnlich ist das bei Lieferung oft der Fall, meistens werden die Zellen mit 50% Aufladung angeliefert. Bei den Hithium Zellen war das beispielsweise eine Spannung von 3,28V. Wenn keine große Differenz zwischen den Zellspannungen herrscht, dann könnt ihr diese auch alle gleich in Reihe schalten. Gibt es größere Unterschiede bei den Zellspannungen, kann man sie auch vorher erst mal ausgleichen indem man sie einige Stunden parallel schaltet. Anschließend kann man sie ebenfalls in Reihe schalten. Ihr solltet danach aber zunächst provisorisch ein BMS wie das Daly* anschließen und konfigurieren. Wie das genau geschieht, beschreibe ich euch weiter unten noch genauer. Anschließend könnt ihr die in Reihe geschalteten Zellen über das BMS ebenfalls mit einem Labornetzteil (ich nutze dieses*) erst mal zu ca. 90 bis 95% vorladen. Da ihr jetzt mit bis zu 14,6V laden könnt, fließt in Reihenschaltung deutlich schneller mehr Leistung in den Akku (z.B. 14,4 x 6A = 86 Watt). Ich empfehle mit ca. 13,8  zu laden, damit der Akku in eurer Abwesenheit noch nicht ganz voll wird.
In ca. 2 Tagen wird der Strom immer schneller nach unten gehen. Wenn dann nur noch einige hundert Milliampere fließen, ist der Akku voll genug um die letzte Ausgleichladung im Parallel-Betrieb zu machen. Ihr müsst also jetzt nochmal alle Zellen auseinanderbauen und über Verbinder parallelschalten,  damit sich die Zellen auf oberen Niveau genau ausgleichen. Nach wenigen Stunden sollten sich alle Zellen ausgeglichen haben. Ihr könnt jetzt nochmal ein Labornetzteil anschließen und mit 3,6V die Zellen auf Maximalspannung bringen. Da sie ja schon fast voll sind, geht das  diesmal relativ schnell. Danach sind die Zellen fertig ausgeglichen und aufgeladen und können wieder auseinander gebaut werden.
Ihr seht, diese Methode ist zwar viel schneller, aber dafür auch etwas aufwendiger!

Methode 3: Die einfache Lösung mit Aktiv-Balancer

Balancer-LiFePo4-ZellenWenn die Zellen schon weidgehend auf gleichem Ladeniveau geliefert werden, dann könnte man sie auch gleich in Reihe schalten und mit BMS ausstatten. Ansonsten kann man sie auch vorher erst mal ausgleichen indem man sie einige Stunden parallel schaltet, und dann mit BMS in Reihe. Vor dem Laden kann man dann noch zusätzlich einen etwas stärkeren 4S-Balancer verbauen. Es gibt Balancer die durch höhere Ströme (bis zu einigen Ampere) die Zellen schneller ausgleichen (z.B. diese hier*) als es der Balancer im BMS kann. Wenn ihr so einen Balancer anschließt könnt ihr mit dem BMS die 4 Zellen langsam auf die übliche Ladespannung von 14,4V laden.  Am besten ladet ihr nicht zu schnell, gut wären beispielsweise ca. 3 bis 4A. Dadurch hat der Balancer während des Ladens mehr Zeit die Zellen sauber auszugleichen. In vielen Fällen ist diese Methode durchaus gut machbar. Liegt die Spannung der Zellen jedoch zu weit auseinander oder driften sie während des Ladens auseinander, so kommt der Balancer mit dem Ausgleich eventuell nicht schnell genug hinterher. In dem Fall muss man am oberen Ende ebenfalls relativ lange warten bis der Balancer den Ausgleich schafft! Ein weiterer Nachteil ist dass man durch den Balancer nicht genau sieht, wie sich die einzelnen Zellenspannungen wirklich verhalten, defekte Zellen werden eventuell durch den Aktive-Balancer nicht gleich erkannt. Ich installiere daher einen Balancer erst etwas später nach dem ich die Zellen gut getestet habe.

Für das Laden der Zellen verwende ich gewöhnlich die erste Methode wenn ich etwas Zeit habe, wenn es schnell gehen soll habe ich aber auch schon Methode 2 und 3  oder Mischformen aus beiden probiert, das klappt durchaus alles! Tipp: Notfalls kann man Zellen auch durch gezieltes Nachladen einzelner Zellen mittels Labornetzteil ausgleichen, das ist durchaus machbar ohne den Verbund zu trennen oder BMS wieder abzukoppeln. Wichtig ist nur dass am oberen Ende (also wenn Akku voll ist), die Zellen einmal die gleiche Spannung aufweisen bevor man den Akku regulär nutzt. Wie man das macht ist im Grunde egal.

Schritt 2: Gehäuse planen und Siebdruckplatten bestellen

Im nächsten Schritt kann man das Gehäuse planen. Ich habe dieses wieder mit Sketchup geplant. Wie ihr das baut spielt im Grunde keine Rolle, man sollte nur darauf achten dass die Zellen etwas eingepresst werden können. Die großen Flächen der Zellen neigen bei vielen schnellen Ladungen/Entladungen mit hohen Strömen dazu einen Bauch zu bilden. Daher wird von den Herstellern empfohlen die Zellen zusammenzupressen, so können sie sich später nicht verformen und halten länger. Nach meiner Erfahrung reicht ein strammes Holzgehäuse völlig aus. Alternativ kann man die Zellen auch mit Filamentband* umkleben (so machen es oft einige Batteriehersteller), dieses Band ist durch Fasern so kräftig und reißfest dass ein extra Spanngurt oder eine extra Pressung über Gewindestangen wie es wiederum andere machen, aus meiner Erfahrung nicht wirklich nötig ist.
Anhand der Zeichnung kann man die Maße die die einzelnen Siebdruckplatten entnehmen. Diese kann man sich wahlweise im Baumarkt zusägen lassen oder bei einem Ebay-Händler bestellen. Ich bestelle diese oft im Ebay Baustoffhandel-Shop* dort bekommt man es auf Anfrage auch genau zugesägt geliefert.

Schritt 3: Plattenmaße überprüfen und verschrauben

Nachdem die Platten eingetroffen sind, stellt man sie am besten mal so zusammen wie sie später verschraubt werden sollen. So kann man überprüfen ob sie vollständig sind und alles auch passt. Danach kann man damit beginnen die Teile zu verschrauben. Für das Verschrauben bieten sich 3,5mm x 50mm Schrauben an. Ich empfehle die Löcher mit einem 2,5 bis 3mm Bohrer vorzubohren und mit einem Senker anzusenken. Die ersten beiden Wände habe ich zusätzlich noch verklebt um stabile Grundstruktur zu bekommen, den Rest habe ich dann nur verschraubt um das Gehäuse eventuell auch mal für andere Zellenmaße umbauen und nutzen zu können.

Schritt 4: GFK zur Isolierung einschieben und Moosgummi ankleben

Nachdem zwei Wände befestigt sind, kann man die Zellen schon mal provisorisch in das Gehäuse stellen. Empfehlenswert ist es zwischen jede Zelle eine dünne isolierende Platte von ca. 1mm Stärke zu schieben. Ich verwende hier sogenannte GFK Platten, diese haben sich bewährt weil sie hitzebeständig und äußert stabil sind. Auch die meisten Batteriehersteller benutzen in ihren Gehäusen GFK-Platten zwischen den Zellen. Ich habe schon gesehen dass einige Bastler hier Pappe, Papier oder weiche Folien verwendet haben, hiervon kann ich nur abraten. Diese können sich beim Pressen, Verbauen oder bei starker Erwärmung durchdrücken. Pappe kann zudem Luftfeuchtigkeit aufnehmen und sogar selbst leitend werden. Hier solltet ihr nicht am falschen Ende sparen. So teuer ist GFK auch nicht. 1mm GFK Platten bekommt ihr günstig bei Ebay*, siehe auch Materialliste unten, und können leicht mit einer Säge zugesägt werden. Die GFK-Platten verhindern dass die Gehäuse der einzelnen Zellen Kontakt bekommen und so Kurzschlüsse entstehen.
Nachdem wir die GFK-Platten zugesägt haben, klebe ich an jeder schmalen Seite der Zelle noch einen ca. 3-5mm starken Moosgummistreifen* an. Das muss man nicht machen, es hat sich aber bewährt. Es erleichtert das Einschieben und Herausnehmen von Zellen und gleicht Toleranzen aus. Zudem entstehen durch den schmalen Moosgummistreifen an den Seiten kleine Spalten wo warme Luft entweichen kann falls sich die Zellen doch mal bei starker Belastung erwärmen sollten.

Schritt 5: Schlitze für Kabel vorsehen und Zellen verpressen

Bevor wir jetzt die Zwischenwand an die Zellen schieben und von unten und der Seite verschrauben, zeichnen wir uns oben bei den Kontakten noch ein paar Schlitze für die späteren Kabel an. Rechts und Links brauchen wir einen Schlitz für 25mm² bis 35mm² Anschlusskabel und in der Mitte können wir uns auf Verdacht noch ein paar Schlitze für BMS und eventuellen Balancer anzeichnen. Die Schlitze kann man dann mit einer Tischkreissäge (ideal ist Schiebeschlitten) oder Stichsäge aussägen.
Anschließend schieben wir das geschlitzte Mittelbrett an die Zellen und zeichnen unten und an der Seite die Vorbohrungen an. Danach können wir auch das linke Abschlussbrett verschrauben. Zwischen dem linken Abschlussbrett und der ersten Zelle habe ich bewusst etwas Platz eingeplant um verschiedene Zellen mit abweichenden Toleranzen im Gehäuse nutzen zu können. Zudem kann man den Platz nutzen um die Zellen etwas zu verpressen und ihnen trotzdem etwas Ausdehnung erlauben.

Hier könnt ihr etwas dickeres Moosgummi oder einfach etwas von dem Verpackungsmaterial der Zellen (weißer Schaumstoff) einpressen (siehe Zeichnung oben und Fotos unten). Damit ihr die Seite bequem verschrauben könnt, kann eine Schraubzwinge beim Pressen gute Dienste tun. Das reicht so völlig um die Zellen in Form zu halten.
Ganz wichtig: Achtet beim Vorbohren und Schrauben immer darauf dass jetzt Zellen im Gehäuse stehen, passt also auf das ihr auf keinen Fall in die Zellen bohrt oder schraubt, das gilt auch für alle nachfolgenden Schritte.

Schritt 6: Daly BMS mit Abstand montieren

Spätestens jetzt wird es Zeit einzuplanen wo man BMS, Sicherung, Batterieschalter und Anschlusspole für Batteriekabel platziert. Unser Gehäuse hat für diese Komponenten praktisch einen extra Bereich der durch die Außenwände etwas geschützt liegt, je nach Vorhaben kann man diesen Bereich später auch noch mit einer Abdeckung versehen. Im linken unteren Bild seht ihr schon mal die grobe Planung der Platzierung.

Als erstes habe ich das BMS mit einem ca. 8mm Alu-Profil als Abstandhalter montiert. Als Abstandhalter kann man natürlich auch was anderes nutzen, wichtig ist nur dass auch etwas Luft hinter dem BMS entlang strömen kann. Das BMS (Batterie Management System) ist nämlich das Teil unserer Batterie, das während des Dauerbetriebs bei höheren Strömen am wärmsten wird. Es sollte also sichergestellt werden dass es gut belüftet ist. Wir verwenden für unsere Batterie ein 100A Daly BMS, genauer gesagt ein baugleiches BMS das nur eine andere Bezeichnung hat. Empfehlen würde ich euch aber das Original BMS von Daly (gibts hier*), weil sich Bluetooth bei dem kompatiblen leider nicht immer per Taster am Bluetooth-Modul aufwecken ließ.  Mit dem Daly BMS habe ich bislang immer sehr gute Erfahrungen gemacht, es arbeitet zuverlässig und lässt sich leicht per App konfigurieren. Wie ihr das BMS verkabelt zeige ich unten noch mal in einer Schaltungsskizze, in diesem Schritt stecken wir erst mal nur den mitgelieferten BMS Temperatursensor und das Bluetooth-Modul an (siehe mittlere Bild oben). Das BMS wird so platziert dass später das blaue Anschlusskabel gut am Minuspol der Zellen angeschraubt werden kann (Bild rechts oben). Zum Anschrauben nutze ich 2,5mm x 25mm Schrauben, auch hier wieder aufpassen dass die Schrauben nie durch die 22mm Innenwand gehen!

Schritt 7: Sicherung und Batterieschalter vorsehen

Im nächsten Schritt montieren wir die restlichen Komponenten. Am wichtigsten ist hier ein Sicherungshalter für Mega-Sicherungen (bekommt ihr hier*). Als Sicherung verwende ich eine 125A Sicherung (gibt es hier*) bei einem 100A BMS ist das passend  Die Sicherung sollte gewöhnlich immer ca. 25% über dem maximalen Nennstrom liegen. Wenn ihr nie so viel Strom entnehmt und ihr eventuell dünnere Batterie-Anschlusskabel  nutzt, dann solltet ihr einen niedrigeren Wert wählen.
In der Regel sollte die Sicherung nie durchbrennen, da ja unser BMS schon den Strom überwacht, jedoch sollte man sich nie 100% auf ein BMS verlassen, auch ein BMS kann schließlich mal kaputt gehen, eine Schmelzsicherung ist also wirklich Pflicht! Weiterhin platziere ich auch gleich einen Batterie-Schalter im Gehäuse, mit diesem kann die Batterie auch mal abgeschaltet werden. Das ist zum Beispiel notwendig wenn das BMS aufgrund eines Kurzschlusses abschaltet und noch Verbraucher dran hängen. Ein kurzes Aus- und Einschalten aktiviert dann wieder das BMS, schon deshalb ist ein Schalter empfehlenswert. Achtet darauf dass euer Schalter die nötigen Ströme verkraftet (ich nutze diesen*). Weiterhin montiere ich noch zwei Doppelpole mit M8er Schrauben (gibt es hier*), diese eignen sich gut um später ein längeres Batteriekabel* mit z.B. 35mm² Stärke anzuschließen. Bevor ihr die einzelnen Komponenten anschraubt müsst ihr euch kleine 25mm² Kabel mit passenden Kabelschuhen konfigurieren. Hierzu braucht ihr eine größere Crimpzange und passende Kabelschuhe mit M6er, M8er und M10er Loch. Welche Crimpzange ich nutze habe ich euch schon beim 24V-Akku Projekt gezeigt, diese kann ich nach wie vor empfehlen (gibt es hier*).  Anzumerken ist nur dass diese Zange am besten mit etwas dickeren Kabelschuhen (diese beispielsweise*) funktioniert. Bei dünneren Kabelschuhen muss man notfalls mehrfach nachpressen.

Fertigt euch also kleine Kabel und montiert diese schon mal an der Sicherung und den Schalter. Achtet beim Anschrauben darauf dass Sicherung und Federring richtig platziert werden, der Federing kommt als letztes, er sorgt dafür dass sich die Schrauben später nicht lösen und Kontaktprobleme auftreten. Gewöhnlich sind Federringe immer beim Sicherungshalter und Schalter dabei, falls ihr noch welche braucht bekommt ihr die hier*.

Schritt 8: Verkabelung aller Komponenten

Wenn alle Teile platziert und befestigt sind, kommen wir zum Verkabelung. Sicherungen, Schalter und Anschlusspole solltet ihr als erstes fertig verkabeln. Bevor ihr anschließend die Zellverbinder auf die Batteriepole legt, prüft noch mal genau ob eure Zellen richtig herum stehen, hier darf nichts verpolt werden. Verpolungen können die Batterie zerstören und Verletzungen hervorrufen. Wenn alles korrekt stimmt, dann könnt ihr die Kontakte noch mal mit etwas feinem Schleifpapier säubern und dann könnt ihr die Zellverbinder wie unten in der Skizze und Abbildung einsetzen. Ein Gesichtsschutz* ist bei Arbeiten an hohen Strömen genauso empfehlenswert wie isolierte Schraubenschlüssel und ein Feuerlöscher in Reichweite. Bei Akkus sind Schaumfeuerlöscher* und Feuerlöschdecke* gut geeignet.

Die notwendigen Zellverbinder werden meistens mitgeliefert, sollten sie einmal vergessen werden, wie in meinem Fall, so kann man passend auch über AliExpress* nachbestellen. Bevor wir die Zellverbinder mit M6er Mutter und Unterlegscheibe verschrauben, müssen wir noch das BMS-Kabel anschließen.
Achtung: Achtet bitte darauf dass ihr das 5 polige BMS-Kabel noch nicht unten in das BMS einsteckt, es darf erst eingesteckt werden wenn die Batterie komplett verkabelt ist, ansonsten kann das BMS Schaden nehmen.

Grundsätzlich sind die BMS Kabel fast immer zu kurz, ihr solltet daher zunächst alle Drähte um ca. 30cm verlängern. Das geht am besten mit Lötkolben und Schrumpfschlauch, alternativ kann man auch ein Crimpset (dieses hier*) dazu nehmen. Zum Verlängern solltet ihr 0,6 bis 0,75mm² Litze verwenden. Anschließend biegt ihr euch das Kabel ein wenig so zurecht, dass die Drähte einigermaßen sauber und gebündelt zu den einzelnen Zellen führen. Kabelbinder sind hier hilfreich. Bei dieser Gelegenheit könnt ihr jedes BMS Kabel auf die nötige Länge schneiden und mit einem Kabelschuh versehen. Es gibt von Bastlern Aussagen dass BMS Kabel alle genauso lang sein müssen, das stimmt aber beim Daly BMS nicht, hier fließen nur geringste Ströme von daher stört es nicht wenn ein Draht 15 cm kürzer oder länger ist. Passende Kabelschuhe und eine passende Crimpzange bekommt ihr im Set (ich empfehle dieses*).

Auf dem nachfolgenden Schaltbild seht ihr nochmal etwas genauer wie BMS-Kabel und Rest verdrahtet werden. Am besten nummeriert ihr den Stecker mit den 5 poligen Kabel, fangt auf der Seite mit dem schwarzen Draht an. Der schwarze Draht ist in der Skizze also BMS Draht 1, danach folgt Draht 2 und so weiter. Verwechslungen dürfen auch hier nicht vorkommen.

Schaltbild LiFePo4 Akk mit Daly BMS und Mega Sicherung

Oben links seht ihr wie ich begonnen habe das BMS-Kabel anzuschließen.  Mit dem BMS Drähten könnt ihr auch schon die blaue Leitung aus dem BMS mit dem Minuspol verbinden. Den schwarzen Draht müssen wir eigentlich mit den M8er Anschluss-Sockel für das Batteriekabel verbinden. Da dieser aber etwas kurz ist und der Anschlusssockel etwas tiefer liegen soll, basteln wir uns aus etwas Kupfer-Flachmaterial eine kleine Verlängerung (Bild rechts oben). Diese kleine Verlängerung ist gleichzeitig ein Adapter von dem M6er Kabelschuh auf die M8er Schraube des Anschlusspols für das spätere Batteriekabel.
Wenn alles richtig verkabelt ist, dann sollte es in etwa wie in Bild unten aussehen. Der BMS-Stecker sollte also bis hier hin immer noch immer nicht eingesteckt sein. Erst jetzt wenn wir alles angeschlossen und verschraubt haben, können wir den BMS Stecker unten rechts in das Daly BMS einstecken. Dadurch wird das Daly BMS mit Spannung versorgt und unsere Batterie funktioniert ab sofort!

Schritt 9: BMS konfigurieren

Zur Kontrolle ob die Batterie Spannung abgibt, kann man sich jetzt ein Messgerät anschließen. Ich verwende hier meistens so eine kleine LED-Spannungsanzeige die ich mir mal gebaut habe (siehe Bild unten). Das Bluetooth-Modul des BMS kann man einfach mit etwas doppelseitigen Klebeband irgendwo an der Seite ankleben. Wer Lust hat kann sich so eine LED-Digitalanzeige auch fest einbauen, die gibt es günstig hier bei AliExpress*. Den Temperatursensor des BMS Moduls klebt ihr am besten mit breitem Klebeband irgendwo an eine freie Stelle auf eine Zelle. Da das Kabel des Sensors recht kurz ist, habe ich den Sensor rechts in die Ecke geklebt (siehe Bild oben).

Damit das BMS richtig arbeitet und die Batterie schützen kann, muss dieses einmalig mit einer App konfiguriert werden. Wer ein Android  Smartphone hat, kann die App unter dem Namen Smart BMS im Playstore finden. Die App ist sogar in Deutsch, allerdings sind einige Übersetzungen noch etwas holprig.
Wenn ihr die App startet, sollte diese automatisch per Bluetooth euer BMS finden und als lange Nummer darstellen. In der Regel müsst ihr dann nur auf die Nummer drücken und der aktuelle Status eurer Batterie wird angezeigt. Sollte euer BMS nicht gefunden werden, dann hat sich das Bluetooth-Modul eurer Batterie eventuell abgeschaltet. Wird die Batterie nicht geladen, dann schaltet sich gewöhnlich Bluetooth ab um keine Energie zu vergeuden. Sobald die Batterie wieder geladen wird, schaltet sich Bluetooth automatisch wieder ein. Habt ihr das Original Daly BMS, dann könnt ihr das BMS auch über einen Taster am Bluetooth-Modul aktivieren. Leider scheint es aber auch noch einige BMS zu geben die diesen Taster ignorieren. Sollte sich das BMS trotz Taster nicht aktivieren, also in der App keine lange Nummer auftauchen, dann zieht einfach mal den Anschlussstecker direkt am Bluetooth-Modul heraus und steckt ihn wieder ein. Gewöhnlich ist spätestens dann das BMS an und in der App zu finden.

In der App könnt ihr dann rechts auf die Parameter gehen. Die Parameter können einfach geändert und mit OK bestätigt werden. Beim ersten Mal wird noch nach einem Passwort gefragt, das Standard Passwort lautet „123456“. Angeben müsst ihr beispielsweise die Gesamtkapazität  eurer Batterie , der maximal erlaubte Strom, Unterspannungsgrenze, Ladeendspannung, Zellspannungen und verschiedene Grenzwerte für Zellspannungen und Temperaturen. Die meisten Werte sind bei LiFePO4 Zellen meistens gleich, ihr solltet diese Werte aus der Herstellerbeschreibung eurer Zellen entnehmen. Hier liste ich euch mal meine BMS-Einstellungen zu den Tewaycell Hithium 280Ah Zellen auf. Diese Einstellungen kann man auch bei den meisten anderen LiFePO4 Zellen verwenden. Je nach Anwendung, Laderegler, Standort können kleine Anpassungen Sinn machen. Ich liste euch in der Tabelle zum Vergleich auch noch mal meine Einstellungen am 24V Akku auf.

BMS Einstellungen für Tewaycell Hithium 280Ah LiFePO4

12V LiFePo4 Akku24V LiFePo4 Akku
Zellen Schutzabschaltung Max.3,653,65
Zellen Schutzabschaltung Min.2,52,5
Gesamtspannung Schutzabschaltung Max.14,4 (Max. 14,6)28,8 (Max 29,2)
Gesamtspannung Schutzabschaltung Min.10,521
Zellen Differenzspannungsschutz0,20,2
Max. Ladestrom65A65A
Max. Entladestrom70A70A
Art der BatterieLiFePo4LiFePo4
Nennkapazität280A (je nach Akku Kapazität)200A(je nach Akku Kapazität)
Zellen Referenzspannung3,23,2
Wartezeit bis Standby3600 S3600 S
SOC100100
Start Balance3,13,1
Ausgeglichene Differenzspannung0,020,02
Anzahl Boards 11
Zellenanzahl Board 148
Board 1 Temperaturnummer11
Ladeschutz ab Temperatur4545
Ladeschutz unter Temperatur00
Entladen Temperaturschutz ab Temperatur5050
Entladen Temperaturschutz unter Temperatur00
MOS Temperaturschutz4747

Wo man diese Einstellungen genau vornimmt, könnt ihr auch in nachfolgenden App-Screenshots nochmal sehr genau sehen. Die Balancer Startspannung  habe ich am Anfang noch auf 3.0V eingestellt, nach dem ersten oder zweiten Laden kann man das aber getrost auf 3.1V einstellen wie oben in der Tabelle zu sehen. Der eingebaute Balancer arbeitet ohnehin nur mit wenigen Milliampere, sollten sich auf Dauer größere Zellspannungsunterschiede ergeben empfiehlt es sich daher einen kleinen Zusatz Aktivebalancer (gibts hier*) einzubauen, das zeige ich euch unten in diesem Artikel noch genauer.

Daly App Einstellungen

Schritt 10: Wahlweise Abdeckung bauen – FERTIG!

Haben wir das BMS konfiguriert, so ist unsere Batterie (bzw. Akku)  eigentlich fertig! Wir können jetzt Batteriekabel und Verbraucher anschließen.  Wir können auch jederzeit unseren Akku über einen Solarladeregler oder wieder über Labornetzteil aufladen, unser eingebautes BMS achtet immer darauf dass wir die Batterie und einzelne Zellen nicht überladen oder zu weit entladen. Wir könnten auch einen Einspeisewechselrichter anschließen und die Ströme ins Hausnetz einspeisen um die Stromrechnung etwas zu reduzieren, wie das geht zeige ich euch noch mal in einem anderen Beitrag und Video. Passende Laderegler oder Wechselrichter findet ihr auch auf meiner Solar-Einkaufsliste.

Natürlich könnt ihr unseren Akku auch mit einer oberen Abdeckplatte, einer Frontplatte oder beidem versehen. Ich habe als Abdeckung in der unteren Materialliste jetzt erst einmal eine Siebdruckplatte als Front- und Abdeckung vorgesehen. Wie  man die montieren kann seht ihr in der nachfolgenden Zeichnung und meinem Foto. Ich habe zudem etwas später an den Seiten noch zwei stabile Kistengriffe montiert (siehe Foto rechts), damit kann man den doch recht schweren Akku (wiegt am Ende 30,2 kg) etwas besser tragen und bewegen. Während der Zellentests habe ich oft nur eine transparente Acrylglasscheibe als Abdeckung verwendet.

Der Batterieschalter wird einfach mit einer Lochsägevorsatz für den Schrauber ausgesägt, so könnt ihr die Batterie auch Aus- und  Einschalten wenn alles verschraubt ist. Übrigens gibt es bei dem Schalter auch eine dritte Drehposition, hier kann man den Drehknopf abziehen und mitnehmen. Dadurch können Unbefugte den Akku nicht mehr einschalten!
Steht unser Akku an einem wärmeren Ort sollte man die Frontplatte zumindest oben noch mit  Lüftungsschlitzen oder Lüftungsgitter versehen, ähnlich wie auf der linken Zeichnung oben. Hinten bleibt ja ohnehin oben ein breiter Spalt auf, das ist bereits zur Entlüftung vorgesehen. Wenn man die Zellen noch vor Verstaubung schützen möchte, kann man auch noch eine GFK-Platte über den Akku legen.
Wer Lust hat kann die Front oder Abdeckung natürlich auch komplett oder teilweise mit einer transparenten Kunststoffscheibe schützen, das ist alles Geschmackssache und einer Sache der Verwendung.

Test unseres LiFePO4-Akkus und somit der Tewaycell Hithium 280Ah Zellen

Um zu sehen ob die verbauten Tewaycell Hithium 280Ah Zellen wirklich die versprochene Kapazität und Leistung bieten, habe ich mich dann doch entschlossen auch alle Zellen noch mal einzeln komplett durch zu messen.  Dazu habe ich die Anschlüsse und Zellverbinder nochmal gelöst. So konnte ich im Gehäuse alle Zellen noch mal einzeln laden und mit dem LiFePo4-Testgerät EBC-A20 mit etwas größerem Entladestrom von 20A entladen. Die Messkurven habe ich dabei mit dem PC und einigen PeakTech Datenloggern* aufgezeichnet.

Das hat insgesamt übrigens fast eine Woche gedauert. Die Ergebnisse zeigen aber dass alle Zellen sogar noch etwas mehr als die versprochene Kapazität von 280 Ah besitzen, zwei Zellen lagen bei 287,7 Ah, eine bei 286,9 und eine hatte sogar 289.7 Ah. Und das sogar bei recht niedriger Temperatur von 15-16°C Die Ergebnisse habe ich zur Erinnerung als Aufkleber auf die jeweilige Zelle geklebt.
Dass Zellen kleine Abweichungen in der Kapazität haben ist ganz normal, das liegt einfach am Produktionsprozess, das sind also durchaus sehr gute Werte! Unten in der Tabelle seht ihr nochmal die wichtigsten Messwerte zu den einzelnen Zellen.

Hithium Zelle 280 Ah
Gemessene Lieferspannung 4x 3,28V
Gemessener Innenwiderstand4x 0,2 mΩ (sehr gut)
Gemessene Kapazität (bei 20A Entladung, Temperatur ca. 16°C)Zelle 1: 287,6 A
Zelle 2: 286,9 A
Zelle 3: 289,7 A
Zelle 4: 287,6 A
Zellenmaße 207,1 x 174,7 x 71,7mm
Angegebene Zyklenanzahl>7500
Test Synchronität 4 Zellen Verbund (ohne Balancer)Sehr gut
Bezugsquellen / AnbieterTewaycell Store
oder Alternative
Tewaycell AliExpress*

Aber nicht nur diese Werte sahen gut aus, auch die aufgezeichneten Endladekurven sehen gut und normal aus. Wie üblich sieht man in den Entladekurven dass beim Entladen die Spannung  fast bis zur kompletten Entladung sehr hoch bleibt und nur gering abfällt, das ist ja der große Vorteil von LiFePo4 Zellen. Erst kurz vor Schluss fällt dann die Spannung ab. Hier also die einzelnen Entladekurven der Zellen, die ersten vier Diagramme wurden mit Datenlogger, die vier anderen mit EB-Tester* aufgezeichnet.

Vergleich der 280Ah Hithium-Zellenspannungen im Verbund

LiFePo4 Zellentest mit Datenloggern

Zu Prüfzwecken mit Datenlogger verkabelt

Soweit sieht eigentlich alles wirklich gut bei diesen LiFePo4-Zellen aus. Interessant und wichtig ist aber noch wie synchron sich die Zellen beim Laden- und Entladen in Reihenschaltung verhalten. Es ist ja besonders wichtig dass sich die Zellen möglichst gleichmäßig entladen, also die Spannungen über weite Strecken synchron bleiben, nur so kann man die größte Kapazität aus dem Akku herausholen. Aus diesem Grund habe ich dann wieder alle Zellen mit Zellverbinder und BMS verbunden, so dass unser 12V Akku wieder normal einsetzbar ist. .
Anschließend habe ich mehrere Lade- und Endladevorgänge durchgeführt und ich muss sagen dass die Zellenspannungen äußerst synchron verlaufen, auch wenn man keinen zusätzlichen Balancer zum Ausgleich der Zellen nutzt (war im Test stets aus). Hat man einmal die Zellenspannung im oberen Bereich gut ausgeglichen, bleiben die einzelne Zellenspannungen sehr dicht beieinander, so wie es auch sein soll. Erst kurz bevor die Zellen komplett leer sind, gehen die Zellenspannungen etwas auseinander. Das ist aber typisch bei LiFePo4 Zellen, das liegt auch daran dass die Zellen ja ein klein wenig unterschiedliche Kapazität haben. Somit muss die Zelle mit der niedrigsten Kapazität am unteren Ende ja etwas schneller abfallen als Zellen die noch nicht ganz entladen sind. Sehr gut sieht man das in den nachfolgenden beiden Diagrammen wo ich beim Entladen der Batterie auch die einzelnen Zellenspannungen mit aufgezeichnet habe:

LiFePo4-Zellentest-Zellenvergleich-Zellenverbund-Entladen-8A-

Man sieht in dem oberen Diagramm das die einzelnen Zellenspannungen nahezu deckungsgleich verlaufen, erst am Ende bei der kompletten Entladung gehen die Spannungen leicht auseinander. Um die Zellen zu schützen schaltet das BMS ab, sobald eine Zelle die erlaubte Mindestspannung von 2,5V erreicht hat. In der unteren Skizze seht ihr noch mal den hinteren Ausschnitt dieser Kurve gezoomt, so dass ihr es besser sehen könnt.

Wie gesagt, dieses Verhalten ist normal und hier muss man sich keinen Sorgen machen. Man sieht ja dass ich bis zur BMS Abschaltung bereits 285 Ah aus der Batterie ziehen konnte, das ist ein sehr guter Wert für 280 Ah Zellen. Würden die Zellen wesentlich stärker und früher auseinander driften, dann würden wir deutlich weniger Kapazität als 280 Ah aus dem Akku erhalten. In der nachfolgenden Kurve habe ich noch mal diesen Entladevorgang als auch den nachfolgenden Ladevorgang in einem Diagramm zusammen dargestellt, hier sieht man gut dass sich beim Laden die Zellenspannungen wieder angleichen und quasi gleichzeitig wieder ihr Maximum erreichen, so muss es sein!

LiFePo4-Zellentest-Zellenvergleich-Zellenverbund-Laden-und-Entladen

Also dieser Verlauf der einzelnen Zellenspannungen ist wirklich hervorragend, bedenkt dass bei dieser Aufzeichnung noch nicht mal ein Aktive-Balancer aktiviert wurde. Hier kann man wirklich nichts gegen die Hithium Zellen sagen. In der nachfolgenden Kurve seht ihr nochmal den Gesamtspannungsverlauf der Akkus den ich zur gleichen Zeit aufgezeichnet habe. Auch bei diesem Spannungsverlauf gibt es somit nichts auszusetzen. Der Akku und die einzelnen Zellen verhalten sich so wie es sein soll.

LiFePo4-Zellentest-Zellenvergleich-Zellenverbund-Laden-und-Entladen-Ergebnis-Kurve

Belastungstests mit stärkerem 3000W Wechselrichter und Einspeise Test

Am Schluss habe ich natürlich auch noch mal unseren Wechselrichter FCHAO KSC-3000W angeschlossen, den Wechselrichter habe ich ja kürzlich schon mal in einem Test empfohlen weil er äußerst leistungsstark und robust ist. Da ich in meinem Akku  nur ein 100A BMS* verbaut habe, kann ich den Wechselrichter natürlich nicht ausreizen, aber wir konnten ihn nutzen um mit  einem Föhn und einer Stichsäge mal eine Weile 100A zu ziehen. Das sind dann rund 1200 Watt. Also auch hier zeigt sich BMS und Akku wenig beindruckt, wir konnten noch nicht mal eine Erwärmung beim BMS feststellen. Obwohl das BMS eigentlich nur für 100A Dauerlast ausgelegt ist, kann man die Begrenzung per App durchaus auch höher setzen. Zu Testzwecken habe ich die Begrenzung mal kurz auf 200A gesetzt, so konnte ich mit unserem Akku auch einen Wasserkocher mit 2000W zum kochen bringen. Sollte man öfters so hohe Ströme ziehen, sollte man allerdings ein stärkeres BMS verbauen, die Vorgehensweise ist die gleiche wie oben beschrieben. Das BMS ist dann nur etwas größer und teurer. Gewöhnlich braucht man aber selten mehr als 100A Dauerleistung und schon gar nicht wenn man den Akku als Speicher für Balkonkraftwerk oder zu Nachteinspeisung einsetzen möchte, wie es aktuell so viele gerne machen. In unserem Video Teil2 habe ich auch noch mal kurz gezeigt wie man einen Einspeisewechselrichter anschließen könnte um von der Batterie in ein Hausnetz einzuspeisen, quasi mit einer Art regelbarem Einspeisewechselrichter / Mikrowechselrichter  (Bild rechts). Ich hab hier probeweise ein GTN-500 (AliExpress* / Amazon*) verwendet, dieser funktioniert eigentlich sehr gut. Beachtet das aber zur Einspeisung in  Deutschland für sowas eigentlich Anmeldungen beim Netzbetreiber vorgeschrieben sind und zahlreiche VDE-Empfehlungen einzuhalten sind. Ich weiß natürlich das viele den Aufwand der Anmeldung nicht betreiben weil sie wissen das die Energie eigentlich gar nicht das Haus verlässt, also nicht in das öffentliche Netz geht wenn unter dem üblichen Grundverbrauch eingespeist wird. Vorschrift wäre es derzeit dennoch, daher wollte ich es hier zumindest angemerkt haben.

Optional Aktiv-Balancer einbauen

Balancer-LiFePo4-ZellenWie wir in den Tests gesehen haben, ist ein Aktiv Balancer bei diesen Zellen eigentlich nicht unbedingt nötig da die Zellenspannungen auch so sehr synchron verlaufen. Da man am Laderegler sowieso eine etwas höhere Abschaltspannung (z.B. 11V) einstellt, was nochmal die Lebensdauer verlängert, kommt man gewöhnlich nie in den Bereich wo die Zellen etwas auseinander driften.
Wer dennoch doppelt sicher gehen will oder vielleicht etwas schlechtere Zellen beim Kauf erwischt hat, der kann natürlich einen Balancer verbauen. Ich habe zu Testzwecken auch einen Balancer in meinem Gehäuse verbaut. Ich habe mich für einem kleinen Balancer entschieden der mit bis zu 5A ausgleichen kann. Dieser hat sich schon bei sehr vielen Akkus bewährt und ich kann ihn nur empfehlen, man bekommt ihn hier bei AliExpress*. Man bekommt diesen übrigens auch für 8 und 16 Zellen, falls man ein 24V oder 48V Akku bauen will. Die 5A fließen allerdings eher selten, denn der Ausgleichstrom ist abhängig vom Spannungsunterschied der Zellen. Je näher sich die Zellen bei der Spannung kommen, desto weniger Strom fließt beim Ausgleich. Daher dauert der genaue Ausgleich schon eine ganze Weile, das ist aber durchaus ok, zumal man die zweiten und dritten Stelle hinterm Komma nun wirklich nicht so fanatisch hoch gewichten muss.

12V LiFePO4-Akku Verkabelung mit Balancer Schaltplan

Anschluss Balancer

Der Balancer hat oben rechts eine kleine Lötbrücke, dadurch ist er im Normalfall ab einer gewissen Zellenspannung immer aktiv. Ich habe statt der Lötbrücke einen kleine Stiftleiste aufgelötet, so kann man den Balancer jederzeit aktivieren oder für Zellentest deaktivieren. Ein Jumper reicht völlig, da über die Lötbrücke nur ein sehr geringer Strom fließt. ich habe das extra nochmal ausgemessen und geprüft.
Man kann den Balancer einfach irgendwo anschrauben. Ich habe mir als Abstandhalter und Befestigungshilfe so einen kleinen orangenen Adapter mit 3D-Drucker gedruckt, so geht es noch etwas bequemer. Angeschlossen wird der Balancer im Prinzip genauso wie das BMS. Beachtet das ihr auch hier erst das Kabel komplett an den Zellen anschließen müsst bevor ihr den Stecker in den Balancer steckt. Es sind 5 Drähte vorhanden, schwarz kommt an Minuspol  und die folgenden dann immer eine Zelle weiter. Rot kommt dann also wieder auf den Pluspol der Batterie, im rechten Schaltbild könnt ihr es aber noch mal genau sehen. Ist der Balancer aktiv, dann leuchtet eine kleine LED am Balancer. In der BMS App kann man dann schön verfolgen wie sich die Zellen langsam ausgleichen, dort sieht man ja die einzelnen Zellenspannungen.

 

Mein Fazit zu den neuen 280 Ah Hithium Zellen

So das soll es erstmal bis hier hin gewesen sein, unten findet ihr noch die Materialliste zu diesem Akku-Projekt sowie Werkzeugliste, Akku-Bezugsquellen usw.. Ich hoffe die Erfahrungen mit den neuen Hithium Zellen und das kleine Akku-Projekt sind für den ein oder anderen hilfreich. Nach anfänglicher Skepsis haben die Hithium Zellen durchaus überzeugt. Sie sind bei den Messwerten genauso gut wie andere A-Grade Zellen. Wieviel Zyklen sie halten kann ich natürlich auch nicht sagen, aber ich denke 3000 Zyklen sollten sicher drin sein. Ob die vom Anbieter versprochenen 7500 Zyklen erreicht werden, ich glaube das wird wohl niemand wirklich verlässlich zählen. Wer soll das in vielleicht 20 Jahren prüfen?  Wenn ich mich zur Erweiterung  meines Solar-Speichers entscheide, um Notstromfähigkeit zu erhöhen, so kommen für mich diese Zellen auf jeden Fall in Frage. Auch falls ich doch mal von 24 auf 48V umsteige, sind sie eine Überlegung wert. Erhältlich sind Zellen von Tewaycell  (über China Shop* (5% Coupon TH5%OFF ) oder AliExpress*). Weitere Anbieter ähnlicher Zellen auf unsere Empfehlungsliste hier.  Solltet Ihr noch Fragen zum Akku-Projekt etc. einfach im Kommentar unten oder auf Youtube hinterlassen. Solltet ihr meinen Kanal noch nicht abonniert haben, würde ich mich über Abo freuen (hier abonnieren), das ist ja bekanntlich völlig kostenlos und mit einem Klick erledigt..

Materialliste für 12V/280 Ah LiFePO4 Akku / Solar-Speicher

In der Tabelle findet ihr das Material das für den Bau eines solchen Akkus notwendig ist. Bei jedem Artikel ist eine Bezugsquelle verlinkt wo ihr es am besten bekommen könnt.

AnzahlArt / HinweisMaßeBezugsquellen Link
280 Ah Lithium Eisenphosphat Zelle8für 12V Akku/Speicher174x54x207mmAliExpress Shop Tewaycell*
oder
China Shop Tewaycell Hithium Zellen*
Gute 280A Zellen der Marke Ninthcit gibt es auch hier bei Amazon*


Daly Smart BMS1Schützt Akku vor Überladung / Entladung / Kurzschluss und mehr4S Version mit Bluetooth / 100A VarianteAliExpress*
Optional Aktiv Balancer für Zellenausgleich1Verbessert Zellenausgleich, was Kapazität geringfügig erhöhen kannAliExpress*
Batterie Trennschalter 275A1Schalter für hohe BatterieströmeAmazon*
Mega-Sicherungshalter1als HauptsicherungAmazon*
125A Mega-Sicherung1125AAmazon*
Siebdruckplatte 15mm2für Gehäuse Außenseiten links und rechts265x250 mm Stärke 15mmGünstig im Ebay Baustoffhandel-Shop* (optional sogar zugeschnitten) oder Baumarkt
Siebdruckplatte 21mm2für Gehäuse Hinterseite und innere Befestigungswand315x230 mm Stärke 21mmGünstig im Ebay Baustoffhandel-Shop* (optional sogar zugeschnitten) oder Baumarkt
Siebdruckplatte 15mm1für Gehäuse Boden265x345 mm Stärke 15mmGünstig im Ebay Baustoffhandel-Shop* (optional sogar zugeschnitten) oder Baumarkt
Siebdruckplatte 12mm1Obere Abdeckung für Gehäuse345x277 mm Stärke 12mmGünstig im Ebay Baustoffhandel-Shop* (optional sogar zugeschnitten) oder Baumarkt
Siebdruckplatte 12mm1Frontabdeckung für Gehäuse345x265 mm Stärke 12mmGünstig im Ebay Baustoffhandel-Shop* (optional sogar zugeschnitten) oder Baumarkt
Fix Epoxidharz1Optional für Versiegelung der SchnittkantenAmazon
D4 PU Holzleim (schnellhärtend)1Klebt auch glatte SiebdruckplattenAmazon*
GFK Platten FR44zum Auskleiden der Innenwände der Metallkiste500x300x1mmEbay* oder hier suchen*
GFK Platten FR410als isolierung zwischen Akkuzellen428x175x1,4mmEbay* oder hier suchen*
Zellverbinder für 280A Zellen3Verzinnte Kupferplatten zum Verbinden der ZellenAliExpress* oder AliExpress*
Batterie Kabel Schwarz 25mm²ca. 1 bis 2mz.B. als Akku Anschlusskabel und interne Verbindungenje nach BedarfAmazon*
Batterie Kabel Rot 25mm²ca. 1 bis 2mz.B. als Akku Anschlusskabel und interne Verbindungenje nach BedarfAmazon*
Kabelschuhe 25mm² mit 6mm Loch2Amazon*
Kabelschuhe 25mm² mit 8mm Loch4Ebay*
Kabelschuhe 25mm² mit 10mm Loch2Ebay*
Kabelschuhe Set1Amazon*
Crimpset mit Ringkabelschuhen für BMS Kabel1Amazon*
Isolierband Rot und Schwarz2Amazon*
Moosgummi für Akku Zellen (selbstklebend)1Gleicht Toleranzen aus und hilft bei BelüftungAmazon*
Schrauben Torx 3,5mm x 50Für GehäusewändeAmazon*
Schrauben 2,5 x 25 RundkopfFür Montage von BMS mit AbstandhalterBaumarkt

Wichtigste Werkzeuge / Messgeräte etc. und deren Bezugsquelle

Weitere nützliches Material, Werkzeuge und Komponenten findet ihr gesammelt unter „Solaranlage & Speicher selbst gebaut, wo bekommt man was?„.

Video-Links zum LiFePo4 Akku Projekt bzw. zu Hithium Zellen

FAQ und Updates zu diesem LiFePO4 Projekt

Wie 8 Zellen zu 12V verschalten?

Mehrere Leser (zuletzt Manfred) haben gefragt wie man 8 Zellen zu einem 12V Akku verschalten kann um eine besonders hohe Kapazität und Stromentnahmen zu ermöglichen. Generell ist es in vielen Fällen oft  sinnvoller von 12V auf 24V zu wechseln, da dadurch geringere Ströme fließen und dünnere Kabel möglich sind. Wie man ein 24V Akku verschaltet habe ich ja bereits in unserem 24V Projekt (hier) gezeigt. Wenn ihr aber bei 12V bleiben wollt, dann kann man einfach immer zwei Zellen parallel schalten. Wie die Zellverbinder zu verlegen sind, kommt auf die Anordnung der Zellen an. Ich habe Euch hier mal zwei Möglichkeiten der Zellverschaltung aufgezeichnet, beide Arten sind möglich. Achtet bitte bei der Verschaltung ganz genau wie rum die Zelle steht, Plus und Minus darf nirgends vertauscht werden!

LiFePo4 Zellen parallel zu 12V verschalten (Schaltplan)Wie die Verkabelung eines solch großen LiFePO4-Akkus mit Balancer, BMS und Sicherung aussieht, seht ihr in dem rechten  Schaltbild (zum vergrößern einfach anklicken). Im Schaltbild habe ich ein 100A BMS genutzt, genauso kann man natürlich auch ein größeres BMS (z.B. 200A) verschalten. Beachtet das ihr bei einem 12V Akku immer ein BMS mit 5 Drähten (genannt 4S BMS) benötigt, also genau wie oben in unserem Projekt. Es gab Leser die das verwechselt haben und dachten für 8 Zellen braucht man ein 8S BMS (mit 9 Drähten). Ein 8S BMS ist aber nur bei 24V nötig, nie bei 12V !  Die Mega-Sicherung sollte so ausgelegt werden, das sie etwa 25% über der maximalen Stromentnahme liegt.
Ich hoffe ich konnte damit die Fragen beantworten.

Warum extra Balancer verbauen, im Daly BMS ist doch Balancer vorhanden?

Eigentlich habe ich es oben schon kurz erklärt, dennoch wird öfters nachgefragt (zuletzt von Ralf-Stefan) warum extra Balancer verbaut wird obwohl im Daly einer eingebaut ist. Der Balancer der im BMS verbaut ist, der gleicht die Zellenspannungen ja aus indem, von Zellen mit mehr Spannung zu Zellen mit weniger Spannung etwas Strom fließt. Leider kann der eingebaute Balancer im Daly BMS beim Ausgleich nur Ströme bis 20mA nutzen. Bei so großen Zellen (Amperestunden) wie wir sie hier nutzen, würde es bei größeren Differenzen ewig dauern bis der Ausgleich erfolgt ist. Wenn die Batterie nun im Betrieb schnell oder oft entladen oder geladen wird, können die Spannungen manchmal einfach schneller auseinander driften als es der eingebaute Balancer schafft diese auszugleichen, 20mA ist einfach viel zu wenig für den laufenden Betrieb! Daher wird der zweite Balancer empfohlen, dieser kann die Zellen viel schneller ausgleichen da hier bis zu 5000 mA zum Ausgleich fließen können. In der Praxis ist es aber auch weniger Strom da der Ausgleichsstrom vom Spannungsunterschied abhängig ist. Je kleiner der Spannungsunterschied, desto weniger Strom fließt zum Ausgleich, was aber durchaus sinnvoll ist. Auf jeden Fall sorgt der zweite Balancer somit dafür das die Zellenspannungen enger beieinander bleiben, auch wenn mal oft im Wechsel schnell geladen und entladen wird, wie es beispielsweise in Solaranlagen oft vorkommt. Er ist auf jeden Fall empfehlenswert, ich habe ihn seit einer Weile auch im meinem 24V Akku Projekt verbaut, weil genau dort nach längerer Zeit das auseinanderdriften zu beobachten war. Mit dem Zusatz Balancer sind die Zellen wieder perfekt ausgeglichen.

 

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4 Kommentare zu Artikel “12V LiFePO4 Akku bauen und 280Ah Hithium Zellen Test”

  1. beilfuß sagt:

    Interresanter Artikel

  2. Stefan Gorzo sagt:

    Vielen Dank für die ausführliche Beschreibung und Dokumentation.
    Ich habe bereits die genannten Tewaycell Hithium Zellen bestellt und habe vor, so eine 12V-280 Ah Batterie zu bauen.
    Da ich damit eine 1200 W Induktionskochfeld betreiben möchte, ein 100 A starke BMS wäre das sehr an der Limit.
    Meine frage wäre, könnte ich statt ein 4S Version mit Bluetooth / 100A Variante eine 150 A Variante verwenden, mit den gleichen Installations-Verfahren wie in dem Artikel beschrieben ist?
    Danke im Voraus für Ihre Antwort.
    Mit freundlichen Grüßen,
    Stefan Gorzo

    1. Tueftler sagt:

      Hallo Stefan,
      ja sicher, Du kannst problemlos auch 150A Variante nehmen. Es wird genauso eingebaut, angeschlossen und die oben angegebenen Einstellungen sind identisch. Das einzige was du bei größeren BMS beachten musst sind die größeren Maße, die habe ich gerad nicht im Kopf. Aber 150A oder 200A solltest du noch gut unterbringen können, schau am besten mal hier im Shop* nach den Maßen.
      Viele Grüße
      Tüftler Frank

      1. Stefan Gorzo sagt:

        Vielen Dank für die schnelle und professionelle Antwort!
        LG, Stefan

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