Selbst einen 48V-LiFePO4-Akku für das E-Bike der Familie gebaut – der gesamte Prozess aufgezeichnet, das Video dauert nur schlappe 30 Minuten

16 × 15Ah LiFePO4 in 16S1P als 48V-E-Bike-Akku, die vollen 30 Minuten: Nickelband mit Kupferband gestapelt, ein selbstgebautes Punktschweißgerät, das vor Hitze die Arbeit stoppt, ein 60V/20A-Bluetooth-BMS, 16,5A am Fahrzeug gemessen

Der Creator baut für ein E-Bike, das drei, vier Jahre mit Blei-Säure lief, einen 48V-LiFePO4-Akku: 16 × 3,2V/15Ah-Zellen komplett in Reihe ergeben genau 48V. Für mehr Stromtragfähigkeit stapelt er Kupferband auf Nickelband und probiert zuerst zwei Geräte: Das selbstgebaute Punktschweißgerät schweißt 0,12 vernickeltes Stahlband + 0,1 Kupferband, das Handheld-Gerät 0,12 + 0,05 Kupferband, beides fest; hauptsächlich nutzt er das Eigenbau-Gerät (es schafft dickeres Kupferband). Alle 16 Zellen liegen bei 3,297V, Innenwiderstand 1,7–2mΩ, also ohne Balancieren direkt gebaut. Dreifachhalter zusammengesteckt (ein Halter mit vier zusätzlichen Ecken passte nicht und wurde abgeschnitten), Isolierpapier aufgeklebt, Nickel- und Kupferband 15mm breit, auf der Plusseite die spitzen Ecken des Nickelbands beschnitten; die Starthilfe-Powerbank, die das Schweißgerät versorgt, wird geladen. Beim Schweißen werden das Eigenbau-Gerät (mit zusätzlichen Kondensatoren, gekürzten Leitungen und getauschten MOSFETs), sein Wärmeleitpad, die Starthilfe-Powerbank und die Zellen alle zu heiß zum Anfassen, er stoppt immer wieder zum Kühlen mit dem Föhn; die Powerbank lädt mit 5V2A nicht nach, also baut er das 60V/20A-Bluetooth-BMS (umschaltbar NMC / LiFePO4) aus einem früheren 21700-Pack aus. Nach mehreren „hält nicht“-Episoden stellt er fest, dass er versehentlich zwei Lagen Kupfer gestapelt hat; später ergänzt er Nickelband zum Ausgleich. Haupt-Plus zu Haupt-Minus 52,7V, Gesamt-Innenwiderstand 32mΩ. Fixierung mit 704-Silikon, Gitter-Doppelklebeband für das Flachbandkabel, Messleitungen Gruppe für Gruppe angeschlossen und verzinnt („fast wäre etwas passiert“), Leitungsreihenfolge geprüft, nach 3 Stunden 40 Minuten fertig; in der Bluetooth-App LiFePO4-Parameter gesetzt: Überspannung 3,65, Unterspannung 2,3, Balancing ab 3,5; Isolierplatte, Haupt-Plus und Temperaturfühler eingeschoben, Isolierpapier aufgeklebt, Schrumpffolie geht auch mit dem Föhn (nicht in die Sonne legen). Blei-Säure zum Vergleich 89mΩ; das Akkufach ist größer als gedacht (48V30Ah würde passen); Schrumpfschlauch mit Kleber gegen Wasser; am Fahrzeug zeigt die App 53,0V, -16,5A, 14,8Ah, Zellendifferenz 0,038V, 0,9kW. Für Winter im Norden ist LiFePO4 nicht ideal, aber günstig, sicher und altert weniger als Blei-Säure. Der meistgelikte Kommentar findet das Video zu lang.

Ergebnis

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1. 
   1. Plan und Probeschweißung mit zwei Punktschweißgeräten

   Je Zelle 3,2V 15Ah, 16 in Reihe für 48V; Kupferband auf Nickelband gestapelt für mehr Strom; das Eigenbau-Gerät schweißt 0,12 vernickelt + 0,1 Kupfer, das Handheld 0,12 + 0,05 Kupfer, beides fest; hauptsächlich das Eigenbau-Gerät, weil es dickeres Kupferband schafft.

   00:00 – 00:57
2. 
   2. Spannung und Innenwiderstand messen; Balancier-Methode (nicht gemacht)

   Alle Zellen 3,297V, Innenwiderstand 1,7–2mΩ, keine über 2; zum Balancieren könnte man Plus an Plus mit kleinen Magneten + Kupferband parallel schalten und zusammen laden; diesmal kein Balancieren – LiFePO4 muss vor dem Parallelschalten voll geladen sein.

   00:57 – 02:01
3. 
   3. Dreifachhalter zusammenstecken, Isolierpapier, Nickelband beschneiden, Starthilfe-Powerbank laden

   Dreifachhalter, Stoppuhr läuft; Verlauf so planen, dass Plus und Minus auf derselben Seite liegen; ein Halter mit vier zusätzlichen Ecken passte nicht und wurde abgeschnitten; Isolierpapier aufkleben; Nickel- und Kupferband 15 breit, auf der Plusseite die kleinen Spitzen des Nickelbands abschneiden; zuerst die Starthilfe-Powerbank des Schweißgeräts laden.

   02:02 – 04:39
4. 
   4. Beim Schweißen wird alles heiß: Pause zum Abkühlen

   Der Strom schien nicht zu reichen, noch einmal; Platine, Starthilfe-Powerbank und Zellen alle zu heiß zum Anfassen, immer wieder anhalten und föhnen; die Powerbank kommt mit 5V2A nicht nach, die Spannung sinkt immer weiter; das Eigenbau-Gerät hat zusätzliche Kondensatoren, gekürzte Leitungen und getauschte MOSFETs, daher hoher Strom, das ganze Wärmeleitpad ist heiß; Stoppuhr angehalten.

   04:39 – 08:34
5. 
   5. Bluetooth-BMS aus dem alten 21700-Pack ausbauen; Warnung vor Gebrauchtzellen

   Während des Ladens das BMS aus dem früheren 21700-Pack ausbauen; die ausgebauten Gebrauchtzellen dieses Packs hatten eine absurde Zellendifferenz (0,086–3,876V), bloß nicht kaufen; das BMS ist mit NMC beschriftet, ist aber ein Bluetooth-Board, in der App zwischen NMC / LiFePO4 umschaltbar.

   08:34 – 09:01
6. 
   6. Andere Seite schweißen, Reihenverbindungen; Spannung zu niedrig, hält nicht, eine Stunde warten

   Eine Seite fertig, die Reihenverbindung ab Haupt-Minus beginnen; mit gestapeltem Kupfer ist die Stromtragfähigkeit höher, also bloß nichts falsch verbinden; das 60V20A-BMS passt exakt; die Spannung ist zu niedrig zum Schweißen, das Laden zu langsam, über eine Stunde gewartet.

   09:30 – 11:06
7. 
   7. Hält nicht → zwei Lagen Kupfer gestapelt; Nickelband zum Ausgleich; letzte Gruppe

   Plötzlich hält nichts mehr, er vermutet eine defekte Zelle, Innenwiderstand normal; tatsächlich hatte er übersehen, dass zwei Lagen Kupfer gestapelt waren; wieder heiß, Nickelband zum Ausgleich; je ein Meter Nickel- und Kupferband reichte gerade; letzte Gruppe fertig.

   11:12 – 14:44
8. 
   8. 52,7V / 32mΩ messen; 704-Silikon, Doppelklebeband, Messleitungen Gruppe für Gruppe

   Haupt-Plus zu Haupt-Minus 52,7V, Gesamt-Innenwiderstand 32mΩ; mit 704-Silikon fixiert; Gitter-Doppelklebeband hält das Flachbandkabel; Leitungen Gruppe für Gruppe angelötet und verzinnt (das zweite Plus war zu kurz; „fast wäre etwas passiert“); zuletzt stimmt die Leitungsreihenfolge, Flachbandkabel eingesteckt, 3 Stunden 40 Minuten gebraucht.

   14:44 – 20:15
9. 
   9. LiFePO4-Parameter in der App; Isolierplatte / Temperaturfühler / Isolierpapier

   Überspannungsschutz 3,65V, Unterspannung 2,3, Referenz 3,2, Balancing ab 3,5; Isolierplatte einschieben, Haupt-Plus anschließen, isolieren, markieren, Temperaturfühler hineinstecken; der fertige Pack ist ein kompakter 48V15Ah; ein Meter Isolierpapier reichte gerade; diesmal recht sauber nach Lehrbuch gebaut.

   20:15 – 23:36
10. 
    10. Schrumpffolie mit dem Föhn; 704 zum Abschluss

    Schrumpffolie nicht in die Sonne legen (nach zwei, drei Stunden wellt sie sich); früher mit Heißluftpistole, diesmal geht auch der Föhn, muss aber sehr nah dran; noch einmal 704 auftragen, aushärten lassen und morgen ins Fahrzeug einbauen.

    23:36 – 26:17
11. 
    11. Einbau: Blei-Säure-Innenwiderstand 89; Fach größer als gedacht; Schrumpfschlauch mit Kleber

    Blei-Säure-Innenwiderstand 89mΩ, Lithium ist niedriger; der Edelstahl-Gehäusedeckel ist nicht auffindbar; im Akkufach lag Füllmaterial, Platz für 48V30Ah – verschätzt; Schrumpfschlauch mit Kleber hält fester und ist wasserdicht; Füllmaterial einlegen, Isolierplatte zum Schutz.

    26:27 – 29:00
12. 
    12. Messwerte und Eignung von LiFePO4 für den Norden

    App: höchste 3,333V, niedrigste 3,295V, Zellendifferenz 0,038V, 0,9kW; nur 16,5A, das Fahrzeug hat wenig Leistung; für Winter im Norden ist LiFePO4 nicht ideal, aber günstig und sicher, altert weniger als Blei-Säure.

    29:04 – 29:33

Stückliste

Im Video abgelesen

Tipps des Creators

• LiFePO4-Zellen vor dem Parallelschalten voll laden; mit kleinen Magneten + Kupferband Plus an Plus verbinden und gemeinsam laden, um zu balancieren 01:28
• Kupferband auf Nickelband stapeln für mehr Strom; auf der Plusseite die spitzen Ecken des Nickelbands abschneiden 00:14
• Schrumpffolie nicht in die Sonne legen; ohne Heißluftpistole geht auch ein Föhn ganz nah dran 23:23
• Schrumpfschlauch mit Kleber hält fester und ist wasserdicht 27:55
• Vor dem Einbau das Akkufach ausmessen – es kann größer sein als gedacht 26:48

Stolperfallen

• Das selbstgebaute Punktschweißgerät (Kondensatoren ergänzt / MOSFETs getauscht) war durchgehend überhitzt, die Starthilfe-Powerbank kam nicht nach, immer wieder Arbeitsstopp, insgesamt 3h40m 05:00
• Versehentlich zwei Lagen Kupfer gestapelt, eine defekte Zelle vermutet, Schweißen hielt nicht 11:12
• Uneinheitlicher Haltertyp (vier zusätzliche Ecken) passte nicht 03:26
• Beim Anschließen der Messleitungen „fast wäre etwas passiert“ 17:17
• Ausgebaute Gebrauchtzellen mit absurder Zellendifferenz – bloß nicht kaufen 08:47

Li-Ion-Sicherheit

• Mit gestapeltem Kupfer ist die Stromtragfähigkeit höher; die Reihenschaltung darf auf keinen Fall falsch verbunden werden 10:05
• LiFePO4 tut sich im Winter im Norden schwer, ist aber sicherer 29:10

Zitate

Kosten & Zeit