In diesem Artikel stelle ich meine Lösung für das Problem der starren Zellverbinder bei LiFePO4-Akkus vor. Ich habe dieses Projekt ursprünglich im Akkudoktor-Forum geteilt.
Inhalt
Hintergrund: Warum flexible Busbars?
LiFePO4-Zellen, wie die weit verbreiteten prismatischen Zellen von EVE, dehnen sich beim Laden leicht aus und ziehen sich beim Entladen wieder zusammen. Verwendet man starre Kupfer-Verbinder, entstehen enorme mechanische Kräfte, die direkt auf die Pol-Terminals der Zellen wirken. Auf Dauer kann dies zu Undichtigkeiten oder Schäden an den Zellen führen.
Meine Lösung besteht darin, Verbinder aus mehreren dünnen Lagen Kupferblech herzustellen und diese mit einer Dehnungsschlaufe (einem "U-Bogen") zu versehen. Um diese Bogen präzise und wiederholgenau herzustellen, habe ich mir eine Pressform für den 3D-Drucker konstruiert.
Das Konzept der Pressform
Die Pressform besteht aus einem Unterteil mit Führungen und einem Stempel (Oberteil). Die Kupferstreifen werden einfach eingelegt und dann mit Kraft in Form gebracht.
Das Modell habe ich in OpenSCAD erstellt. Es ist vollständig parametrisierbar, sodass man es für verschiedene Zellgrößen (z.B. 100Ah oder 280Ah) und unterschiedliche Lochabstände oder Blechstärken anpassen kann.
Materialien und Herstellung
Materialien
- Kupferblech: Ich verwende meist 1 mm starkes und 20 mm breites Kupferblech.
- Aufbau: Für einen ausreichenden Querschnitt lege ich zwei dieser 1 mm Streifen übereinander. Das ergibt ca. 40 mm² Querschnitt, ist aber deutlich flexibler als ein massives 2 mm Flachkupfer. Für höhere Ströme empfehle ich 25x2 mm Kupfer (entspricht 50 mm²).
- Druckmaterial: Die Formen drucke ich aus PETg oder PLA. Bei 80% Infill und ausreichend Wandstärke (4-5 Linien) halten sie dem Druck problemlos stand.
Herstellungsschritte
- Zuschnitt: Kupferstreifen auf die benötigte Länge zuschneiden.
- Pressen: Die Streifen in die Form einlegen. Anfangs habe ich einen stabilen Schraubstock genutzt, inzwischen verwende ich eine kleine hydraulische Presse, mit der ich vier Busbars gleichzeitig pressen kann.
- Löcher: Der Stempel hat Bohrungen, die als Markierung oder direkt als Bohrschablone dienen. Ich nutze sie, um die 6,25 mm Löcher für die M6-Bolzen passgenau zu bohren.
Ergebnis und Einsatz
Das Ergebnis sind sauber geformte Verbinder, die den Zellen den nötigen Freiraum zum "Atmen" lassen.
Hier sieht man die Verbinder im Einsatz bei verschiedenen Akku-Konfigurationen:
Links und Downloads
- Die OpenSCAD-Sourcen und STL-Dateien finden sich in meinem GitHub-Repository.
- Diskussion und weitere Details im Akkudoktor-Forum.