Hallo zusammen!
Ich habe letztens beim Auseinanderpflücken eines E-Bike-Akkus einen Kurzschluss gehabt, glücklicherweise konnte ich den nach wenigen Sekunden schon bemerken und die Nickelbrücke auftrennen.
Der Schreck sitzt natürlich erst einmal, und macht einem mal wieder bewusst, mit was man da eigentlich so hantiert.
Daher bin ich mal wieder ins Grübeln geraten, an welcher Stelle man für ein wenig mehr Sicherheit sorgen könnte. Und so bin ich auf den Gedanken gekommen, die Akkupacks vielleicht mal anzugehen, um einen Weg zu finden, auf das Löten oder Punktschweißen der Packs komplett verzichten zu können, um dadurch eine potenzielle Fehlerquelle direkt ausschalten zu können.
Ich versuche mal, in einfachen Worten und mit ein paar Screenshots zu vermitteln, um was es dabei geht.
Ausgangspunkt für mich war zunächst einmal die Überlegung, wie man es schaffen könnte, eine Powerwall zu bekommen, die man sukzessive bestücken kann. Also bei der man schon einmal weiß, wieviele Zellen man am Ende pro Pack maximal einsetzen möchte. Ich hatte z. B. angedacht, so um 300 Zellen pro Pack im Endausbau anzustreben, aber bereits mit - sagen wir mal - 50 Zellen die Anlage behutsam starten zu können. Das setzt dann voraus, dass die Zellen einzeln entnehmbar sein müssten.
Für das Gehäuse eines Packs hatte ich mit eine Eurobox vorgestellt. Diese sind in dickem grauen Polypropylen erhältlich, sind äußerst robust und halt in der Größe ziemlich genormt.
Für knapp 280 Zellen im Abstand von 25 x 25 mm würde man die Außenmaße 600 x 400 x 120 mm Höhe benötigen.
In diese Box kämen dass - zwischen zwei Kupferplatten eingebaut - die Zellen. Zwischen den beiden Platten sind Kunststoff-Abstandshalter, die zugleich die Ausrichtung der Zellen übernehmen.
Die Minus-Seite der Platte erhält einen Federkontakt pro Zelle, aufgelötet auf der Platte. Der Pluspol der Zelle ist in einer Kappe eingesetzt, die ein Bajonettverschluss ist, Dadurch kann man also von der oberen Seite aus jede einzelne Zelle einsetzen und so das Pack erweitern, oder falls erforderlich, defekte oder schwache oder sonstige auffällig gewordenen Zellen einfach austauschen.
Dadurch, dass die Zellen nach dem Sortieren nicht mehr gelötet werden müssen, (oder auch punktgeschweißt), wird auch keine Hitze mehr induziert. Außerdem gibt es keine Kurzschlussgefahr mehr. Weiterer Gedanke: so richtig flach sind ja unsere recycelten Zellen durch die Schweißpunkte, die man nicht vollständig glatt mehr bekommt, nicht wirklich. Und ob die neue Punktschweißverbindung über die Huckel wirklich immer zuverlässig ist, weiß man auch nicht wirklich.
Also hier nun die Fotos vom Prototypenaufbau eines einzelnen Schachtes, den ich schon mal angefertigt habe, mit Nylonteilen, die noch aus dem 3D-Drucker stammen.
Was man noch nicht sieht, ist die Verbindung vom Pluspol (Schraube) zur Kupferplatte.
Ich würde euch also bitten, einmal mit mir zusammen zu überlegen, ob ihr irgendwo noch einen groben Denkfehler seht, oder ob man bei den Sachen ganz allgemein noch etwas verbessern könnte.
(Bevor ich in die Produktion einsteige)
Vielleicht noch ein Wort vorab zu den Kosten, die ich bis jetzt so auf dem Schirm habe:
Die Box so um die 7,00 Euro, Kupferplatten 0,7 mm bei einem Quadratmeterpreis von 80 Euro, für die Innenfläche 52x36 cm mit Boden und Deckel ca. 30 Euro, 280 Federkontakte ca. 14 Euro (Aliexpress), Schrauben ca. 20 Euro, und dann die entscheidenden beiden Kunststoffteile, der Abstandshalter (Spacer), der im unteren Bereich auch die Führung und den Sitz der Batterie sicherstellt, sowie die Bajonett-Kappe im oberen Bereich. Bei der Menge, um die es hier geht, müsste man schon eine Fertigung per Spritzguss ins Auge fassen, im Moment wiegt ein Spacer 2,7 g, und die Kappe 3,1 g, die reinen Materialkosten für Nylon im 3D-Druck würden für die Box um die 80 Euro liegen (rund 1,6 Kg Nylon). Dazu käme noch „Kleinkram“ wie Lötzinn für die Befestigung des Federkontaktes, Kupferdraht oder Folie für die Zellensicherung, ich rechne noch einmal mit 10 Euros.
Die nackte Box hätte dann einen Nettopreis von 160 Euro, der sich mit der Möglichkeit Spritzugussteile zu bekommen ev. noch um ein paar Euros reduzieren ließe.
Ich habe gerade damit angefangen, Kontakte nach China aufzubauen, um die Kosten für ein Spritzgusswerkzeug bzw. eine Produktion auszuloten.
Bei einer 14S-Anlage käme ich im Moment auf Kosten von 161 x 14 = 2250 Euros. Je nach Betrachtungsweise ist das heftig bis unbezahlbar.
Die Euroboxen gibt es auch in halber und noch etwas kleinerer Größe, wenn man von vornherein weiß, dass man nicht über 140 Zellen pro Pack hinausgehen will, würden sich die Kosten pro Box natürlich dementsprechend nahezu halbieren.
Ich sehe hauptsächlich folgende Vorteile:
- man könnte seine Anlage quasi „Zelle für Zelle“ on the fly erweitern
- Die Box würde einen größeren Schutz vor Kurzschluss bieten als der bisherige offene Aufbau
- Die Konfektionieren des Packs ist gegenüber Kurzschlüssen relativ sicher
- die große Kupferfläche würde die Spannungsverluste innerhalb des Packs besser ausgleichen
- man könnte die Zellen relativ unkompliziert auswechseln, wenn man „Heater“ identifiziert hat.
- die Abstände der Zellen untereinander sind größer als beim herkömmlichen Aufbau, die Luftzirkulation wäre wesentlich besser möglich
Nachteile:
- Kosten
- Herstellungsaufwand
- ?
So liebe Forumskollegen, jetzt bitte ich um euer Gehirnschmalz, was haltet ihr davon, welche Verbesserungsvorschläge habt ihr, wo sind eure Bedenken?
Gruß Martin
