Wie man die richtigen Lithium-Ionen-Akkuzellen für Elektrowerkzeuge auswählt

Lithium-Ionen-Akkus sind zur bevorzugten Energiequelle für viele moderne schnurlose Elektrowerkzeuge geworden. Von Bohrmaschinen und Schlagschraubern bis hin zu Winkelschleifern, Sägen und anderen professionellen Geräten bieten wiederaufladbare Lithium-Ionen-Akkupacks eine Kombination aus hoher Energiedichte, geringem Gewicht und zuverlässiger Leistung.

Die Wahl der richtigen Batteriezelle ist jedoch nicht nur eine Frage der Auswahl der höchsten verfügbaren Kapazität. Unterschiedliche Elektrowerkzeuge haben unterschiedliche Leistungsanforderungen, Betriebsbedingungen und Erwartungen an die Laufzeit.

Für Hersteller von Akkupacks, Distributoren und Entwickler von Elektrowerkzeugen ist das Verständnis der Spezifikationen von Batteriezellen unerlässlich, wenn sie eine geeignete Akkupacklösung entwickeln.

In diesem Leitfaden werden wir die Schlüsselfaktoren untersuchen, die bei der Auswahl von Lithium-Ionen-Batteriezellen für Elektrowerkzeuge zu berücksichtigen sind.

Lithium-Ionen-Akkus bieten mehrere Vorteile, die sie für schnurlose Stromversorgungsgeräte geeignet machen.

Hohe Energiedichte

Lithium-Ionen-Zellen können eine relativ große Energiemenge in einem kompakten und leichten Design speichern. Dies trägt dazu bei, das Gesamtgewicht von schnurlosen Werkzeugen zu reduzieren und gleichzeitig eine ausreichende Betriebszeit zu gewährleisten.

Hohe Entladefähigkeit

Viele Elektrowerkzeuge benötigen erhebliche Stromstärken, insbesondere beim Anlaufen oder bei starker Beanspruchung. Hochstromfähige Lithium-Ionen-Zellen können diese anspruchsvollen Leistungsanforderungen erfüllen, wenn sie entsprechend den Spezifikationen des Geräts ausgewählt werden.

Wiederaufladbare Leistung

Lithium-Ionen-Akkus unterstützen wiederholtes Laden und Entladen, was sie für professionelle Anwender, die ihre Werkzeuge häufig einsetzen, praktisch macht.

Flexibles Akkupack-Design

Zylindrische Zellen, insbesondere die Formate 18650 und 21700, bieten Flexibilität für Akkupack-Hersteller. Unterschiedliche Serien- und Parallelschaltungen können verwendet werden, um die erforderliche Spannung und Kapazität zu erreichen.

Zwei wichtige Spezifikationen bei der Auswahl von Batteriezellen für Elektrowerkzeuge sind Kapazität und Entladerate.

Die Kapazität gibt an, wie viel elektrische Ladung eine Batteriezelle speichern kann.

Zum Beispiel:

• 2500mAh: Geeignet für Anwendungen mit moderaten Energieanforderungen, abhängig von der Entladefähigkeit.

• 3000mAh: Bietet ein Gleichgewicht zwischen Kapazität und Größe.

• 4000mAh: Bietet eine größere Energiespeicherung für längere Betriebszeiten.

• 5000mAh: Bietet eine höhere Kapazität für Anwendungen, bei denen die verlängerte Laufzeit im Vordergrund steht.

Eine Zelle mit höherer Kapazität kann helfen, die Betriebszeit zu verlängern, aber die Kapazität allein bestimmt nicht, ob ein Akku für ein Hochleistungsgerät geeignet ist.

Die Entladefähigkeit bestimmt, wie viel Strom eine Zelle unter bestimmten Bedingungen liefern kann.

Zum Beispiel kann ein elektrischer Schlagschrauber während anspruchsvoller Arbeiten einen Akkupack benötigen, der erhebliche Stromstärken liefern kann.

Die Verwendung von Zellen mit unzureichender Entladefähigkeit kann zu übermäßigem Spannungsabfall, Überhitzung oder reduzierter Leistung führen.

Daher sollten Akkupack-Designer sowohl den kontinuierlichen Entladestrom als auch die Spitzenstromanforderungen bewerten und nicht nur die Kapazität berücksichtigen.

18650 und 21700 sind zwei gängige zylindrische Lithium-Ionen-Batterieformate, die in wiederaufladbaren Akkupacks verwendet werden.

Beide Formate haben ihre Vorteile, und die richtige Wahl hängt von den Designanforderungen ab.

18650-Zellen messen ungefähr 18 mm im Durchmesser und 65 mm in der Länge.

Wichtige Merkmale sind:

• Kompakte Abmessungen.

• Etablierte Lieferketten und breite Modellverfügbarkeit.

• Flexible Akkupack-Konfigurationen.

• Verschiedene Optionen für Kapazität und Entladeleistung.

18650-Zellen werden häufig für schnurlose Bohrmaschinen, tragbare Elektrowerkzeuge und kompakte Akkupack-Designs in Betracht gezogen.

21700-Zellen messen ungefähr 21 mm im Durchmesser und 70 mm in der Länge.

Im Vergleich zu 18650-Zellen bietet das größere Format mehr Platz im Inneren, was es den Herstellern ermöglicht, Zellen mit höherer Kapazität oder anderen Entladungseigenschaften zu entwickeln.

Wichtige Merkmale sind:

• Potenziell höhere Kapazität pro Zelle.

• Verschiedene Hochstromoptionen.

• Möglichkeiten zur Optimierung des Akkupack-Designs.

• Eignung für anspruchsvolle Stromanwendungen, abhängig von den Zellenspezifikationen.

21700-Zellen können eine attraktive Option für professionelle Elektrowerkzeuge sein, die eine Kombination aus Energiespeicherung und Leistungsabgabe erfordern.

Welche sollten Sie wählen?

Es gibt keinen universellen Gewinner zwischen 18650- und 21700-Zellen.

Wenn kompakte Abmessungen und Kompatibilität mit bestehenden Akkupacks Priorität haben, können 18650-Zellen geeignet sein. Wenn das Design eine höhere Energie pro Zelle oder eine andere Leistung-zu-Größe-Balance erfordert, können 21700-Zellen in Betracht gezogen werden.

Die endgültige Entscheidung sollte immer auf den tatsächlichen Zellenspezifikationen und den Anforderungen des Akkupacks basieren.

Unterschiedliche Elektrowerkzeuge haben unterschiedliche Betriebsanforderungen.

Hier sind mehrere gängige Anwendungen und die zu berücksichtigenden Akkueigenschaften.

Schnurlose Bohrmaschinen werden häufig im Bauwesen, in der Holzbearbeitung und bei Heimwerkerarbeiten eingesetzt.

Die Akkuauswahl sollte Folgendes berücksichtigen:

• Geeignete Spannung für den Motor.

• Ausreichende Entladefähigkeit.

• Ausgewogene Kapazität und Gewicht.

• Zuverlässige Leistung bei wiederholtem Betrieb.

Schlagschrauber erfahren oft eine hohe Leistungsanforderung beim Anziehen und Lösen von Schraubverbindungen.

Hochstromfähige Lithium-Ionen-Zellen können für diese Anwendungen besser geeignet sein, vorausgesetzt, ihre kontinuierlichen und Puls-Entladungsraten erfüllen die Designanforderungen.

Winkelschleifer können relativ hohe Leistung erfordern, insbesondere beim Schneiden oder Schleifen härterer Materialien.

Akkupacks sollten mit ausreichender Stromkapazität, effektivem Wärmemanagement und geeigneten Schutzsystemen entwickelt werden.

Schnurlose Kreissägen und Säbelsägen können während des Schneidvorgangs erhebliche Leistung erfordern.

Akkupack-Designer sollten besonders auf die Entladeleistung, die thermischen Bedingungen und die Betriebsdauer achten.

Die Auswahl einer geeigneten einzelnen Batteriezelle ist nur ein Teil des Prozesses. Der vollständige Akkupack muss ebenfalls ordnungsgemäß konstruiert sein.

Serien- und Parallelschaltung

Serienverbindungen erhöhen die Gesamtspannung des Akkupacks, während Parallelschaltungen die Gesamtkapazität und den verfügbaren Strom erhöhen.

Zum Beispiel verbindet eine 5S-Konfiguration fünf Zellen in Reihe, während eine 5S2P-Konfiguration zehn Zellen enthält, die in fünf Reihengruppen und zwei parallele Zellen pro Gruppe angeordnet sind.

Die Konfiguration sollte den elektrischen Anforderungen des Elektrowerkzeugs entsprechen.

Batteriemanagementsystem (BMS)

Ein geeignetes Batteriemanagementsystem hilft bei der Überwachung der Akkuzustände und bietet Schutzfunktionen wie Überladung, Tiefentladung, Überstrom und Temperaturschutz, je nach Design.

Wärmemanagement

Hochstromanwendungen erzeugen während des Betriebs Wärme. Eine ordnungsgemäße Zellenzwischenlage, elektrische Verbindungen und ein thermisches Design sind wichtig, um eine zuverlässige Akkuleistung aufrechtzuerhalten.

Zellkonsistenz

Akkupacks sollten ordnungsgemäß abgestimmte Zellen mit konsistenter Kapazität, Spannung und Innenwiderstand verwenden. Dies unterstützt einen ausgeglichenen Betrieb im gesamten Akkupack.

Sicherheit sollte immer bei der Auswahl und Montage von Lithium-Ionen-Akkupacks berücksichtigt werden.

Wichtige Überlegungen sind:

• Wählen Sie Zellen von zuverlässigen Lieferanten mit nachvollziehbaren Spezifikationen.

• Stellen Sie sicher, dass die kontinuierlichen Entladewerte die Anwendungsanforderungen erfüllen.

• Verwenden Sie ein geeignetes BMS und ein geeignetes Schutzdesign.

• Vermeiden Sie den Betrieb von Zellen außerhalb ihrer angegebenen Spannungs-, Strom- und Temperaturgrenzen.

• Sorgen Sie für eine ordnungsgemäße Isolierung und elektrische Verbindungen.

• Befolgen Sie die Lade- und Lagerungsempfehlungen des Zellherstellers.

Das Design, die Montage und die Prüfung von Akkupacks sollten den geltenden Industriestandards und Sicherheitsanforderungen entsprechen.

Für Hersteller von Akkupacks und Marken von Elektrowerkzeugen ist die Wahl eines zuverlässigen Zelllieferanten ein wichtiger Teil der Aufrechterhaltung der Produktqualität.

Berücksichtigen Sie vor der Bestellung die folgenden Faktoren:

1. Produktspezifikationen: Überprüfen Sie Kapazität, Nennspannung, maximalen kontinuierlichen Entladestrom, Innenwiderstand und Abmessungen.

2. Qualitätskontrolle: Erkundigen Sie sich nach Zelltestverfahren, Chargenkonsistenz und Qualitätskontrolle.

3. Technische Dokumentation: Fordern Sie offizielle Datenblätter und relevante Zertifikate an.

4. Produktverfügbarkeit: Bestätigen Sie Lagerverfügbarkeit, Produktionskapazität und Liefervereinbarungen.

5. Technischer Support: Arbeiten Sie mit Lieferanten zusammen, die bei der Identifizierung geeigneter Zellen für unterschiedliche Akkupackanforderungen helfen können.

Ein zuverlässiger Lieferant kann Herstellern helfen, fundiertere Entscheidungen bei der Entwicklung von Akkupacklösungen für verschiedene Elektrowerkzeuganwendungen zu treffen.

Die Auswahl der richtigen Lithium-Ionen-Batteriezellen für Elektrowerkzeuge erfordert mehr als nur den Vergleich der Akkukapazität. Entladefähigkeit, Zellabmessungen, Spannung, Akkupack-Konfiguration und Wärmemanagement beeinflussen alle die endgültige Leistung.

Sowohl 18650- als auch 21700-Zellen bieten nützliche Optionen für Akkupackanwendungen von Elektrowerkzeugen. Die beste Wahl hängt von den spezifischen Anforderungen des Geräts und dem beabsichtigten Akkupack-Design ab.

Durch das Verständnis dieser Schlüssel-Spezifikationen und die Zusammenarbeit mit einem zuverlässigen Lieferanten von Batteriezellen können Hersteller Akkupacks entwickeln, die eine geeignete Leistung, Betriebszeit und zuverlässige Leistung bieten.