Batterie-Innenwiderstand messen: 4-Leiter-Trick & richtiges Cell-Matching

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?

Ein häufiger Grund liegt in der 2-Leiter-DC-Messung dieser Geräte. Die gefederten Schiebekontakte des Ladegeräts sind oft schmutzig, oxidiert oder sitzen nicht stramm. Schon kleine Kontaktabweichungen können zusätzliche Übergangswiderstände erzeugen, die den Messwert deutlich beeinflussen.

Für eine belastbare SOH-Bewertung oder ein präzises Cell-Matching ist diese Methode allein daher meist nicht ausreichend.

Fuer reproduzierbarere Innenwiderstandsvergleiche wird haeufig eine 4-Leiter-AC-Messung genutzt (z.B. mit Geraeten wie 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 Einfluss von Leitungs- und Kontaktwiderständen stark reduziert. Damit werden Milliohm-Messungen deutlich reproduzierbarer.

Neben der reinen Kapazitaet ist der Innenwiderstand eine wichtige Metrik, wenn Sie alte oder gemischte Zellen zu einem neuen Akkupack (z.B. fuer ein E-Bike) zusammenbauen wollen.

Cell-Matching-Grundsatz: Parallele Gruppen (P-Gruppen) sollten möglichst ähnliche summierte Innenwiderstände und Kapazitäten aufweisen.

Wenn sich P-Gruppen stark im Innenwiderstand unterscheiden, entsteht unter Last ein ungleichmäßiger Spannungsabfall. Das erhöht lokal die Erwärmung und kann vorzeitige Schutzabschaltungen begünstigen.

Sortieren Sie Ihre Zellen mit unserem Innenwiderstand-Bewerter so, dass sich schwache und starke Zellen gleichmäßig über alle P-Gruppen verteilen.

Ist eine Zelle mit 60 mOhm bereits kritisch zu bewerten? Das haengt stark von Zelltyp, Datenblatt-Neuwert und Lastprofil ab.

Je nach Zellfamilie können Neuwiderstände im einstelligen bis hohen zweistelligen Milliohm-Bereich liegen. Belastbar ist nur der Vergleich innerhalb derselben Zellfamilie unter identischem Messprotokoll.

Praxis-Hinweis: Eine deutliche Abweichung, etwa in Richtung des Doppelten gegenueber einer belastbaren Neureferenz, ist bei Hochstromanwendungen oft ein Anlass fuer eine vertiefte Pruefung. Eine pauschale EOL-Freigabe laesst sich daraus jedoch nicht ableiten.

Die konkrete EOL-Schwelle sollte daher zellspezifisch aus Datenblatt, Temperaturfenster, Lastprofil und Sicherheitsanforderung abgeleitet werden, nicht aus einem pauschalen Einzelwert.

Wenn eine Zelle innerhalb einer Charge deutlich höhere Widerstände als Nachbarzellen zeigt, sollte sie separat geprüft und im Zweifel aus dem Packverbund entfernt werden.

Wenn Sie im eiskalten Winter Ihre Drohne starten, kann sie schon nach kurzer Zeit wegen "Battery Low" landen. Wird derselbe Akku spaeter waermer, wirkt der Ladezustand oft ploetzlich wieder hoeher.

Der Innenwiderstand sinkt mit steigender Temperatur. Bei tiefen Temperaturen kann er gegenüber 25°C deutlich erhöht sein, was den Voltage-Sag unter Last verstärkt.

Darum wird bei vielen Elektrofahrzeugen vor Schnellladevorgaengen temperiert (Pre-Conditioning). Bei kalten Zellen steigen Innenwiderstand und Plating-Risiko, weshalb Ladeleistung thermisch und elektrochemisch begrenzt werden kann.