Das Problem: Warum Ihr Smart-Charger Sie anlügt
Vielleicht haben Sie Ihre alten 18650-Zellen aus einem Laptop in ein intelligentes Ladegerät (wie ein LiitoKala oder Opus) gelegt und auf "Test" gedrückt. Das Display zeigt "45 mOhm". Sie nehmen die Zelle heraus, legen sie wieder ein, und plötzlich sind es "85 mOhm". Warum?
Der Grund liegt in der 2-Leiter-DC-Messung dieser Geräte. Die gefederten Schiebekontakte des Ladegeräts sind oft schmutzig, oxidiert oder sitzen nicht stramm. Jeder Bruchteil eines Millimeters Kontaktabweichung fügt sogenannten Übergangswiderstand hinzu. Da der eigentliche Zellwiderstand winzig ist (oft unter 20 mOhm), verfälscht der schlechte Kontakt des Ladegeräts das Ergebnis massiv.
Um die Zellgesundheit (State of Health) wirklich zu beurteilen oder Batterien für ein Pack auszuwählen, ist diese Methode absolut unbrauchbar.
Die Lösung: Die 1kHz AC 4-Leiter-Messung (Kelvin-Messung)
Profis verwenden für den Innenwiderstand (Internal Resistance, IR) eine 4-Leiter-AC-Messung (z.B. mit dem beliebten YAOREA YR1035+ oder RC3563).
Wie funktioniert der 4-Leiter-Trick? Zwei der vier Leitungen (Force) schicken ein kleines, extrem schnelles 1-Kilohertz-Wechselstromsignal (AC) durch die Zelle. Die anderen beiden Leitungen (Sense) messen unabhängig davon den Spannungsabfall direkt an den Batteriepolen.
Weil durch die Messleitungen (Sense) praktisch kein Strom fließt, wird der Kontaktwiderstand der Prüfspitzen vollständig eliminiert. Nur so erhalten Sie eine ultrastabile, auf die Nachkommastelle genaue Milliohm-Messung, egal wie fest Sie zudrücken.
Praxis-Anwendung 1: Cell-Matching für Akkupacks
Neben der reinen Kapazität ist der Innenwiderstand die wichtigste Metrik, wenn Sie alte oder gemischte Zellen zu einem neuen Akkupack (z.B. für ein E-Bike) zusammenbauen wollen.
Das eiserne Gesetz des Cell-Matchings: Alle parallelen Gruppen (P-Gruppen) in Ihrem Akkupack müssen exakt denselben summierten Innenwiderstand und dieselbe summierte Kapazität aufweisen.
Bauen Sie eine P-Gruppe aus Zellen mit 15 mOhm und die nächste in der Serie aus müden Zellen mit 45 mOhm, passiert unter Last folgendes: An der 45-mOhm-Gruppe entsteht ein massiver Spannungsabfall (Voltage Sag). Die Gruppe wird heiß, liefert nicht den geforderten Strom, und das BMS (Batteriemanagementsystem) schaltet wegen Unterspannung (Low-Voltage Cutoff) an dieser einen Gruppe das gesamte Pack ab. Ein Repacker-Albtraum!
Sortieren Sie Ihre Zellen mit unserem Innenwiderstand-Bewerter so, dass sich schwache und starke Zellen gleichmäßig über alle P-Gruppen verteilen.
Praxis-Anwendung 2: Die 2-Faktor-"Todesregel" (End of Life)
Ist eine Zelle mit 60 mOhm reif für den Müll? Das kommt ganz darauf an, wofür sie gebaut wurde.
Eine Hochstrom-Zelle wie die Molicel P42A (für E-Skateboards) hat ab Werk ca. 12 mOhm. Eine Panasonic NCR18650B (Kapazitäts-Zelle für Laptops) hat ab Werk ca. 45 mOhm.
Die 2-Faktor-Regel: Eine Zelle gilt als defekt (oder nur noch für niedrigste Ströme wie Taschenlampen brauchbar), wenn sich ihr Innenwiderstand im Vergleich zum Neuzustand im Datenblatt verdoppelt hat.
Die Molicel ist also bei 24 mOhm am Ende ihrer Lebensdauer für Hochstromanwendungen. Die Panasonic bei 90 mOhm.
Zusätzlich gilt: Wenn eine Zelle innerhalb einer Charge oder eines Packs plötzlich doppelt so viel Widerstand hat wie ihre Nachbarn, fängt sie an, sich innerlich durch chemische Zersetzung oder Mikrokristallisation (Dendriten) aufzublähen. Sortieren Sie Ausreißer sofort aus.
Der Temperatur-Trick (Warum E-Autos vor dem Laden aufheizen)
Wenn Sie im eiskalten Winter Ihre Drohne starten, stürzt sie oft nach einer Minute wegen "Battery Low" ab. Legen Sie denselben Akku später in die Sonne, hat er wieder "80%".
Der Innenwiderstand (die Zähigkeit der Lithium-Ionen im Elektrolyt) sinkt mit steigender Temperatur dramatisch. Bei -10°C kann der Innenwiderstand einer Li-Ion-Zelle das Drei- bis Fünffache betragen wie bei 25°C. Dieser extreme Widerstand verursacht beim Losfliegen einen riesigen Voltage Sag.
Deshalb wärmen moderne Elektroautos (wie Tesla) den Akku automatisch auf (Pre-Conditioning), bevor sie die Schnellladesäule erreichen. Ein kalter Akku hat einen so hohen Innenwiderstand, dass ein Schnellladen (z.B. mit 250 kW) durch die Verlustwärme (I²R) die Zellen thermisch zerstören oder Lithium-Plating (metallisches Lithium auf der Anode) verursachen würde.
Verwenden Sie unseren Innenwiderstand-Bewertung für Ihre eigenen Berechnungen.
Häufig gestellte Fragen
Mein Multimeter hat eine Widerstandsmessung (Ohm). Kann ich den Akku damit messen?
Gefahr! Niemals tun! Ein herkömmliches Multimeter schickt im Ohmmeter-Modus eine eigene winzige Spannung heraus, um Widerstände zu messen. Eine volle Batterie schickt aber selbst 4.2V Leistung in das Multimeter zurück. Im besten Fall brennt die interne Sicherung des Multimeters durch, im schlimmsten Fall zerstören Sie das Messgerät.
Warum gibt es AC- und DC-Innenwiderstand?
Es ist der Unterschied zwischen chemischer Reaktion und reinem Ohmschen Widerstand. Der schnelle AC-Wert (1kHz) misst quasi nur den physikalischen Widerstand von Kabeln, Tabs und Elektrolyt (reiner Widerstand). Der DC-Wert (Belastung mit Gleichstrom für z.B. 10 Sekunden) umfasst zusätzlich die Trägheit der chemischen Reaktion in der Batterie (Polarisationswiderstand). Für die Pack-Zusammenstellung nutzen Bastler immer den schnellen, genauen AC-Wert.
Sollte ich Zellen mit niedrigem oder hohem IR für mein Projekt wählen?
Geringer IR (10-20 mOhm): Für E-Bikes, Drohnen, Powertools – alles, was hohe Ampere zieht. Hoher IR (>40 mOhm): Diese Zellen sind auf Kapazität getrimmt (z.B. für Laptops, Solar-Heimspeicher, Taschenlampen). Ein hoher IR ist hier tolerierbar, solange die Strombelastung gering bleibt.
Quellen und Referenzen
- Battery University — "BU-902: How to Measure Internal Resistance"
- Second Life Storage Forum — "Cell Testing and Matching Methodology with YR1035+"
- IEC 61960:2020 — "Methodology for AC 1kHz impedance testing on secondary lithium cells"