LiPo batterij: één cel wil niet laden, of blijft op een bepaalde spanning steken

Het overkomt iedereen wel eens: je loopt een Lithium-polymeer (LiPo) batterij tegen het lijf welke maar niet vol wil laden.
Een korte inspectie verraadt het probleem: de cellen zijn ernstig uit balans en één van de cellen blijft krampachtig op een bepaalde spanning steken.

Het resultaat is dat de balanslader de onwillige LiPo-cel niet naar de volgeladen 4,20 Volt krijgt, en in sommige gevallen de andere, goede cellen óver de 4,20 Volt duwt, om op één of andere manier de totale spanning van je LiPo pack op peil te krijgen.

Nu zijn er tongen die beweren dat tot 4,28 Volt per cel nog zou moeten kunnen, anderen zeggen dat 4,25 Volt nog prima is, maar hoe dan ook, gezond voor je LiPo is het niet, en bovendien wordt het spanningsverschil met de onwillige cel nog een stuk groter. 

Gevaarlijker wordt het als je de LiPo in je RC auto/boot/helikopter/vliegtuig gaat gebruiken. De onwillige cel heeft een lagere spanning, de andere cel/cellen is/zijn rond de 4,20 Volt. Maar je RC-voertuig slurpt wel van de totale inhoud van je LiPo.
Oftewel, alle cellen worden even snel ontladen, en de onwillige cel is dus veel eerder leeg, met het gevaar dat hij snel onder de 3,0 Volt kan zakken, terwijl de rest van de cellen nog op spanning zijn. Eénmaal onder de 3,0 Volt, en het is naar alle waarschijnlijkheid definitief gedaan met de onwillige LiPo-cel.

 

Hier hebben we te maken met een 2-cellen (7,4 Volt) LiPo accu, waarvan cel 1 (C1) blijft steken
op 4,16 Volt, en de balanslader die de tweede cel (C2) krampachtig over de 4,20 Volt probeert te brengen.
Het pack is dus goed uit balans, met 0,07 Volt verschil.
Over het algemeen is maximaal 0,03 Volt ‘disbalance’ als toelaatbaar beschouwd.

 

 

In bovenstaand voorbeeld hebben we te maken met een 2-cellen LiPo pack die dit probleem vertoond.
Er zitten dus twee cellen in dit pack, en deze moeten door de balanslader worden volgeladen tot 4,20 Volt per cel voor 8,40 Volt totale, volgeladen batterijspanning.
Wanneer het balansladen compleet is, en beide cellen dus 4,20 Volt hebben bereikt, zal de computerlader gaan piepen, en je pack is dus volgeladen.

En dát is dus het probleem in bovenstaand voorbeeld, want cel 1 blijft steken op 4,16 Volt. De lader vertoont in zo’n situatie ook gewoon iets geks: cel 1 zakt voor een kort moment nog verder in (b.v. naar 4,12 Volt), en cel 2 geeft netjes 4,20 Volt aan. Maar enkele tellen later springt cell 1 dus weer naar 4,16 Volt, terwijl de lader cel 2 naar 4,23 Volt stuurt. En dat blijft zo maar heen en weer schommelen, terwijl de batterij nooit compleet volgeladen raakt.
Er zit dus gewoon een vast spanningsverschil tussen de cellen, welke de lader er tijdens het balansladen niet of nauwelijks uit krijgt.

Gek genoeg komt dit fenoneem vooral bij gloednieuwe LiPo accu’s voor. Je koopt een nieuwe LiPo, haalt hem uit de verpakking, controleert de spanning met b.v. een LiPo-tester of multimeter, en ziet dat alle cellen netjes rond de gewenste ‘opslag-spanning’ van 3,80 à 3,85 Volt liggen. Maar dan ga je voor het eerst laden en loop je dus tegen bovenstaand probleem aan…

 

Oplossing 1

De eerste oplossing om de onwillige cel toch op 4,20 Volt proberen te krijgen is door deze cel afzonderlijk te gaan laden.
Je LiPo-lader moet hiervoor over de mogelijkheid beschikken om 1-cel (3,7 Volt) LiPo’s te kunnen opladen, want het afzonderlijk laden van één cel uit een meercellige LiPo is natuurlijk gelijk aan het laden van een ééncellig pack.
Het laden van één afzonderlijke LiPo-cel doe je via de balansplug van je batterij. Je hebt een multimeter/spanningsmeter nodig om te bepalen welk aderpaar van de balansplug je nodig hebt om de onwillige cel te bereiken.

 

 

In bovenstaande afbeelding zie je een standaard JST-XH balansplug van een 3-cellen LiPo batterij.
De balansplug heeft een viertal draadjes die de batterij in gaan. Omdat een balanslader via deze balansplug de cellen kan balanceren, biedt elk aderpaar je dus toegang tot elke afzonderlijke cel in de LiPo.
Ader 1 en 4 (zwart en rood) geven je de totaalspanning (alle cellen in serie geschakeld) van het pack, oftewel hetzelfde als je via de grote batterijdraden van de LiPo krijgt.
De andere adertjes, zoals nummer 2 en 3 (geel en groen in  bovenstaand plaatje), bieden toegang tot cel 2 van de batterij.

Gebruik zoals gezegd dus een multimeter/spanningsmeter om op deze manier de onwillige cel te vinden. De onwillige cel van de batterij in ons voorbeeld blijft steken op 4,16 Volt, terwijl cel 2 op 4,23 zit, dus het aderpaar welke als 4,16 Volt op de meter uitleest, is degene die je moet hebben.

Dan moet je beschikken over een laadkabel welke je in de kleine connector-openingen van de balansplug kunt steken.
Je hebt per type balansplug en per formaat (hoe meer cellen, uiteraard hoe groter de balansplug) vrijwel in elke hobbyshop een female-stekker te koop, en met het verwijderen van de onnodige draadjes kun je zo de juiste plug maken om de juiste cel te bereiken. Deze plug moet je dan aan het andere eind kunnen aansluiten op de laadpoorten van je balanslader.

Makkelijker is het om een kant en klare laadkabel voor een kleine stekker, bijvoorbeeld de JST-connector te gebruiken, en deze door te knippen. Klein stukje isolatie strippen, en de onthulde aders een beetje ’twisten’ voor stevigheid.

 

Afgeknipte en gestripte JST-laadkabel.

 

 

De twee losse draadjes steek je vervolgens in de juiste openingen van de balansplug, om de onwillige cel te bereiken.
LET OP: Wees er 100% zeker  van dat je de kabel correct aansluit om kortsluiting te voorkomen. Precies zoals je met de multimeter/spanningsmeter de onwillige cel hebt uitgemeten, precies zo sluit je het laadkabeltje aan op de balansplug. Het rode draadje gaat waar de rode pen van je meter zat, het zwarte draadje waar de zwarte pen van je meter zat.
Sluit de draadjes één voor één voorzichtig op de balansplug aan, en zorg er ook absoluut voor dat het ongeïsoleerde deel van de draadjes elkaar NIET aanraken, en dat ze ook wanneer aangesloten in de balansplug geen contact kunnen maken, met kortsluiting tot gevolg.

 

 

Hierboven een handige laadkabel met meerdere aansluitingen, waaronder ook een JST-stekker. Het kabeltje wat we gemaakt hebben kunnen we dus rechtstreeks in deze kabel steken.
Het maakt uiteraard niet uit welk type laadkabel je gebruikt, als je dus maar vanaf de balansplug (wat dunne kabeltjes vereist) naar de laadpoort van je balanslader komt.

 

De kabeltjes aangesloten op cel 1 (zwart op zwart, rood op blauw) van een 2-cellen LiPo pack, via de balansplug.

 

 

Wanneer correct aangesloten, stel je je balanslader in op het laden van een 1-cel LiPo accu.
De maximale, acceptabele laadstroom door de dunne kabeltjes van de balansplug is ongeveer 2 Ampère. Gebruik dus zeker geen hogere laadstroom!
BELANGRIJK: Houdt tijdens het laden de celspanning nauwlettend in de gaten. Het is dus de bedoeling dat de onwillige cel in ons voorbeeld boven de 4,16 Volt uit gaat komen, en dat de maximaal te bereiken spanning niet voorbij de 4,20 Volt gaat.
Houdt ook zeker een oog op de LiPo-batterij zelf. Wordt deze te warm, en/of begint het pack te vervormen (zwellen), stop dan onmiddellijk het laden en breng de LiPo-batterij zo snel mogelijk naar een ‘veilige’, niet brandbare omgeving.

 

De LiPo-lader bezig met het laden van één afzonderlijke LiPo-cel in ‘1 cell LiPo charge mode’.

 

 

Als de cel in zijn eentje vervolgens netjes doorlaadt naar 4,20 Volt, dan ben je er dus in geslaagd om de cel apart vol te laden.
Nu kun je de hele batterij opnieuw aan de lader hangen, want met alle cellen nu in de buurt van 4,20 Volt, zal het niet lang moeten duren voordat het laden nu wel lukt. Geeft de lader aan dat het totale pack uiteindelijk vol is, dan is de ‘missie geslaagd’!

Het kan echter belangrijk zijn om de voormalig onwillige cel nog even in de gaten te houden. In een zeldzaam pechgeval heb je namelijk ‘gewoon’ te maken met een celdefect.
Laat je de volgeladen LiPo heel eventjes liggen, en leest die ene cel ineens weer significant minder uit dan 4,20 Volt, terwijl de andere cel/cellen nog netjes op spanning zijn? En zakt de spanning steeds verder in als je het pack nog wat langer laat liggen? Grote kans dat de onwillige cel een defecte onwillige cel is. In dat geval dien je aanspraak te maken op de fabrieksgarantie, indien aanwezig.

 

Oplossing 2

De tweede oplossing is een mogelijke oplossing, want het wil niet altijd werken, en niet al dit soort ladertjes werken op dezelfde manier.
Oplossing 2 is namelijk het gebruik van een kleine LiPo-lader die louter via de balanspoort kan laden. Deze kleine ladertjes zitten veelal bij middelgrote RC-helikopters of vliegtuigen, en ‘Ready To Run’ (RTR)-pakketten van b.v. RC-auto’s en boten.

 

 

Deze kleine balansladers zie je vaak in een uitvoering die 2- en 3-cellen packs kunnen laden, en ze hebben vaak een zeer lage laadstroom van 800 tot 1000 mAh.
De Traxxas 2-3 cell LiPO Balance Charger (TRX2935) in bovenstaande afbeelding is een goed voorbeeld. Een 2-cellen en 3-cellen balansplug en een laadstroom van 800 mAh.
Dit type balanslader laadt elke cel van de LiPo APART op, om zo het totale pack op de gewenste spanning te krijgen. Het grote voordeel is dus dat deze lader de onwillige cel dus op zichzelf naar 4,20 Volt duwt, en de status hiervan middels drie lampjes op de bovenkant weergeeft. Branden de lampjes groen, dan zijn alle cellen volgeladen.
Onze ervaring leert dat een dergelijke lader prima in staat is om onwillige LiPo-cellen ‘willig’ te maken.

Ook hier geldt dat als die ene cel ineens weer als significant minder dan 4,20 Volt uitleest, na het pack kort te hebben laten liggen, dat er een grote kans is dat de onwillige cel een defecte onwillige cel is. In dat geval dien je aanspraak te maken op de fabrieksgarantie, indien aanwezig.

 

Disclaimer

• Laat LiPo-batterijen NOOIT alleen tijdens het laden;
• Wees er absoluut zeker van dat de Lithium-polymeer-instellingen van de lader correct zijn ingesteld voordat je gaat laden – zowel de instelling voor spanning als stroom;
• Gebruik een brandveilige container voor LiPo-batterijen tijdens het laden en tijdens opslag, zoals een LiPo Sack;
  
• Laadt LiPo-batterijen nooit in de nabijheid van brandbare/ontvlambare voorwerpen of vloeistoffen;
• Houd voor de veiligheid altijd een brandblusser binnen handbereik;
• Laadt LiPo-batterijen nooit in een personenvoertuig op, ook niet wanneer geparkeerd;
• Houdt LiPo-batterijen altijd buiten het bereik van kinderen en huisdieren.

Bovenstaand artikel geldt uitsluitend als advies en richtlijn, er kunnen geen rechten aan dit artikel worden ontleend.
Alle in dit artikel beschreven handelingen geheel op eigen risico uitvoeren. RCblog.nl aanvaardt geen enkele vorm van aansprakelijkheid voor schade ten gevolge van het uitvoeren van één van bovenstaande handelingen.