Hier.
Nach meinem Verständnis verkompliziert bei der LFP Kathode, die Tasache, dass es auch dort noch zusätzliche unterschiedliche Energieniveaus gibt, die Situation weiter.
Es ist also für bestimmte Ionen mehr Energie ( Spannung ) nötig, um sie zur Anode zu transportieren.
Bei vielen Teilzyklen auf relativ hohem SOC Level sammeln sich über die Zeit auf der Kathodenseite die "widerwilligen" Ionen und die muss man dann mittels erhöhter Ladungsspannung wieder zur Anode zwingen.
Diesem Prozess überlagert ist die zunehmende Sättigung der Anode.
Das ändert aber nicht die gespeicherte oder abgebbare kapazität.
Das wollte ich auch zu keinem Zeitpunkt aussagen.
Was sich verändert, ist die Energie die nötig ist, um eine gegebene Mengen von Ionen von der Kathode zur Anode zu bewegen.
Für ein Ion ergibt sich die notwendige Energie als "Ladung des Ions" * "Spannung die das Ion durchläuft".
Da die Ladung der Ionen alle gleich ist, ist hier die Spannung also ein "Synonym" für die Energie.
Höhere Spannung <=> mehr Energie
Solange es nicht zu "lithium plating" kommt, geht keien Ladung verloren. Die Annahme ist immer, das bei LFP die Coulomb-Effizienz 99.99x% ist.
Hab ich denn irgendwas in den falsche Hals gekriegt... Da war doch was von "20 Ah verloren", die zugeführt werden mussten,v um das top Balancing wieder zu erreichen?
Ich bin kein Amateur, aber ich lerne trotzdem noch.
Bürokratie schafft man nicht durch neue Regeln oder Gesetze ab.
SOC ist ein NTCV Parameter
Und weiterhin:
Veröffentlicht von: @nimbus4
↑Wenn ich meinen Pack "A" für 3 Monate zwischen 60% und 95% SOC betreibe und dann wieder vollade, beginnt etwa 20 Ah vor voll die Zellspannung von Zelle 8 und 16 zu steigen und zwar bei Ladeströmen von nur ~ 5 A auf bis zu 3550 mV.
Der Memoryeffekt würde die Spannung nicht vorzeit steigen lassen, sondern bremsen. So interpretiere ich das Bild über das Memory-Effekt Thema.
Weiterhin: Hättest du beim ersten Teilzyklus wirklich 180 mAh aus dem Akku entnommen, würde die Spannung beim nächsten... 20 ten teilyklus
( wenn schon20 AH fehlen) nicht vorzeitig steigen.
Es sind keine 180 mAh sondern 180 mA.
Diese 180 mA sind der maximale Balancing-Strom, den meine HW liefern kann, wenn keine benachbarten Zellen gleichzeitig gebalanced werden.
Wegen der Booster Schaltung muss ich benachbarte Zellen im Zeit-multiplex balancen und habe dann gemittelt nur 90 mA zur Verfügung.
Bis vor wenigen Tagen hat mein Balancing Algorithmus, sobald die erste Zelle mit ihrer "elektrochemischen Spannung" über 3400 mV lag, für alle Zellen über 3400 mV einen individuellen Balancing-Strom berechnet, um alle Zellen mit mehr als 3400 mV an einem gemeinsamen zukünftigen Zeitpunkt X auf die gleiche Spannung zu bringen. Für alle Zellen unter 3400 mV wurde in der Vergangenheit bei mir der Balancing-Strom immer auf 0 gesetzt.
Wenn nun beim langsamen ( mit 2-5 A über viele Stunden ) Vollladen für die letzten 20 Ah 14 Zellen fast die ganze Zeit unter 3400 mV liegen, zwei Zellen aber irgendwo bei 3450 - 3550 mV, hat mein Balancing Algorithmus diesen Zellen 1 - 2 Ah entnommen ( z.B. 180 mA für 8 h = 1.44 Ah )
Nachdem die beiden Zellen dann nach Stunden relaxiert haben ( z.B. auf 3350 mV ) und über Nacht durch meinen Hausverbrauch 20 Ah entnommen wurden, beginnt am nächsten Morgen erneut das Laden.
Der Memory-Effekt der beiden Zelle wurde aber am Vortag zurückgesetzt, so dass diese Zellen nun kaum noch eine Spannungsüberhöhung zeigen und in der Plateauphase der anderen Zellen schnell auf Spannungen < 3400 relaxieren, während die anderen Zelllen bei z.B. 3420 liegen.
Jetzt entnimmt mein Balancer also den 14 Zellen etwa die 1.44 Ah, die gestern den anderen beiden Zellen entnommen wurden. Dann liegen alle Zellen bei ~ 3420 mV.
Mangels eigener Erfahrung mit solchen Zellen mag das für dich alles unplausibel klingen, so läßt sich das hier aber seit vielen Monaten reproduzieren.
Der Memory-Effekt der beiden Zelle wurde aber am Vortag zurückgesetzt, so dass diese Zellen nun kaum noch eine Spannungsüberhöhung zeigen und in der Plateauphase der anderen Zellen schnell auf Spannungen < 3400 relaxieren, während die anderen Zelllen bei z.B. 3420 liegen.
Wie soll sich ein Memory Effekt solitär auf zwei Zellen auswirken, aber auf die anderen nicht? Ein Memory Writing Cycle würde sich auf alle Zellen auswirken.
Für einen memory release wären nach dem Nature Artikel eigentlich Zellspannungen über 3,5V erforderlich.
So ganz bin ich bei der "Memory Effekt" Theorie noch nicht an Board.
Sapere aude!
Habs dort notiert.
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Wie soll sich ein Memory Effekt solitär auf zwei Zellen auswirken, aber auf die anderen nicht? Ein Memory Writing Cycle würde sich auf alle Zellen auswirken.
Das hatte ich ebefalls schon angemerkt. Hängt natürlich davon ab, ob memory effekt durch Alterung oder Schäden sich verändern kann. Raten würde ich zu nein, aber Raten ist nicht wissen.
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Nachdem die beiden Zellen dann nach Stunden relaxiert haben ( z.B. auf 3350 mV ) und über Nacht durch meinen Hausverbrauch 20 Ah entnommen wurden, beginnt am nächsten Morgen erneut das Laden.
Der Memory-Effekt der beiden Zelle wurde aber am Vortag zurückgesetzt, so dass diese Zellen nun kaum noch eine Spannungsüberhöhung zeigen und in der Plateauphase der anderen Zellen schnell auf Spannungen < 3400 relaxieren, während die anderen Zelllen bei z.B. 3420 liegen.
Jetzt entnimmt mein Balancer also den 14 Zellen etwa die 1.44 Ah, die gestern den anderen beiden Zellen entnommen wurden. Dann liegen alle Zellen bei ~ 3420 mV.
Da steckt aber in der ersten zeile, ich habs kursiv markiert, immer noch eine Unlogik drin.
Da das Balancieren nach deiner Rechnung auch 8 h dauert, müsste die Relaxierung schon während der Balancingzeit abgeschlossen sein. Das wiederum sollte den balancer unter 3,400 V abstellen, vorzeitig bzw. rechtzeitig.
Ich zweifele nicht an deiner beobachtung. Aber ich finde es merkwürdig, wenn 2 zellen azyklisch zu den anderen laufen. Und selbst wenn sich das erklären lässt - da du kompletten durchgriff auf den Bal. Algorithmus hat, sollte sich das Schwingen verhindern lassen - es ist ja nichts anderes als eine "Schwingneigung" über Totzeit-Effekte .
Eigentlich sehr Interessant. und komisch ist, dass ich sowas noch nie gesehen habe. Allerdings habe ich auch sehr häufig den balancer garnicht an, wenn die Zellen das erlauben. Mit meinem alten Akku ging das leider nicht mehr.
Ab wann beginnt bei dir das balancing, gibt da auch einen Maximalstrom oder geht es nur nach Spannung ?
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@nimbus4 Interessante Gedanken zur "Relaxation". Hast du dazu zufällig Literatur bei der Hand?
Zum verlinkten Nature Artikel bezüglich Memory Effekt gibt es hier noch etwas Trivialliteratur (etwas nach unten scrollen) https://nordkyndesign.com/practical-characteristics-of-lithium-iron-phosphate-battery-cells/
Soweit ich es verstanden habe, wäre für das Auftreten des beschriebenen Memory Effektes nicht nur ein inkompletter Ladevorgang notwendig, sondern auch eine darauf folgende "rest period". Wobei dieser Effekt im gesamtem SoC Bereich auftreten kann.
Mein (Halb)wissen zum Thema Relaxation bei Kondensatoren und Akkus habe ich über die letzten Jahre aus verschiedensten Quellen aufgeschnappt. Da kann ich aus dem Stegreif leider keine Referenzen zu liefern.
Ich muss mir vermutlich auch eingestehen, dass ich hier oft implizit davon ausgegangen bin, dass andere Details zu meiner Anlage bzw. Anlagennutzung kennen, die sie schlicht nicht kennen können:
Ich habe hier eine echte Insel.
Der Nachtverbauch liegt in der Regel bei 20 Ah ( pro Akku-Pack )
Im Kernwinter versuche ich die Akkus tagsüber auf ~ 95% zuladen ( also ~ 14 Ah unter voll ). Ich weiß, dass das nicht ideal ist, aber es könnten ja 7 Tage Schnee kommen...
Das heißt aus der Nacht komme ich dann mit ~ 88% SOC ( also ~ 34 Ah unter voll )
Tagesüber wird geladen, alle Überschüsse werden verheizt.
Es ist also nicht untypisch, dass ich gegen 12:00 die 95% wieder erreicht habe und ab dann praktisch alles verheize.
Es gibt dann also bis ~ 15:00 nur noch Mikrozyklen, da ich die Heizleistung in 500 W Stufen schalte.
"For a memory effect to appear, an incomplete charge cycle followed by a rest period and a discharge must have taken place earlier (memory-writing cycle)."
Die "rest period" gibt es bei mir also praktisch jeden Tag.
"When a memory-writing cycle has been completed, an abnormal increase in voltage can be observed afterwards as the charging process approaches the point where charging had stopped earlier; this creates a bump in the charging curve"
Die Beschriebung ist praktisch genau was ich hier sehe:
Wenn ich im Kernwinter grob bei 14 Ah unter voll aufhöre zu Laden und dann im Frühjahr ab etwa 20 Ah unter voll Spannungsüberhöhung sehe, paßt das für mich plausibel zueinander.
"The memory effect was found to strengthen with the number of incomplete charge cycles performed before the erase cycle. It was also strengthened when a partial charge was followed by a shallow discharge, rather than a deep discharge."
Genau was hier passiert.
Folgendes klingt dann sogar so, als könnte der Effekt noch viel stärker werden, als bei mir aktuell, wenn man nicht regelmäßig gegenreagiert:
"An absence of memory-release cycles caused by ineffective charging allows the voltage bump caused by the memory effect to grow over time. If the absorption voltage and/or the absorption time are insufficient to overcome it, the charging process gradually terminates earlier and earlier. This has a compounding effect as memory-writing begins to occur at lower and lower values of SOC over time and the available capacity of the battery can disappear almost completely without any loss of lithium or chemical degradation as such"
@Baxter Vielen Dank fürs Verlinken. Die Seite kenne ich zwar, habe den Teil zum Memory Effekt aber entweder nicht wahrgenommen, oder das ist solange her, dass ich das damals noch nicht mit meinen eigenen Erfahrungen verknüpfen konnte.
Der Memory Effekt ist eine "vorweggenommene" oder "nicht mehr notwendige" Relaxation (weil die Energieträger nicht aus ihrem "relaxten Bereich" entladen wurden).
Nach meinem Verständnis findet Relaxation (vorwiegend!?) auf der Anodenseite statt ( deswegen gibt es das auch bei NMC ... ), während der Memory Effect spezifisch für die Eisen Phosphat Kathode ( wegen der olivine Struktur !?) ist.
@nimbus4 Danke für die ausführliche Erklärung deiner Betriebsart des Akkus.
Es erklärt für mich noch nicht ganz, warum du dieses Verhalten nur bei 2 Zellen beobachtest (zumindest hätte ich dich so verstanden). Natürlich können diese zwei Zellen eine andere Historie haben, aber du schreibst im Winter ja reichlich memory zyklen auf alle Zellen. Ich würde da ein entsprechendes Verhalten auch bei den anderen Zellen erwarten.
Wie @Carolus spreche ich dir deine Beobachtungen nicht ab. Das scheint mir alles fundiert zu sein. Ich sehe unser kleines "peer review" nur als Chance es besser zu verstehen und die Theorie zu härten, oder wir finden vielleicht noch eine andere/weitere Erklärung.
Macht mir auf dem Niveau auf jeden Fall grad sehr viel Spass 
Sapere aude!
Muss ja auch nicht sein. Ich will nicht zum Spezialisten werden, ich will versuchen, dass wir uns auf eine gemeinsame Ansicht verständigen, wie das merkwürdige Phänomen deines Akkuproblems erklärt und/oder beseitigt werden kann. Praxisbezogen, aber technisch einwandfrei.
Es stört mich einfach, wenn ich jemanden so Guten wie dich findet, und ich mich nicht mit ihm auf eine gemeinsame technische Betrachtung einigen kann....
Ich denke da sind wir völlig D'accord.
Meine Motivation ist auch nicht, einen "Ehrendoktor in Akku-Chemie" zu bekommen, sondern ich möchte die Phänomene nur so gut verstehen, dass ich sie in Algorithmen für mein BMS packen kann, damit ich mich zukünftig nicht mehr mit "manueller" Akkupflege darum kümmern muss.
@nimbus4 Vielleicht magst auch in diesem Thread mal vorbei schauen? Wir haben dort, im Zuge der Diskussion über die OCV, auch die Voltage Hysteresis und Overvoltage bereits gestreift, zb hier https://www.nature.com/articles/s41598-019-51474-5
Das Video und den 2ten Teil kenne ich natürlich.
In den Faden hab ich wohl auch schon mal reingeschaut.
Jetzt weiß ich wieder, wo ich das mit > 80 Jahren Lebenszeit bei niedrigen Temperaturen gelesen hatte.
Ansonsten viele interessante Infos und Anregungen zum Weiterstudieren. Wenn nur der Tag nicht nach 24h vorbei wäre ...
"The memory effect was found to strengthen with the number of incomplete charge cycles performed before the erase cycle.
Was ist denn nun ein Erase cycle?
Oder ein memory release Cycle ?
Leider kriege ich die Begrifflichkeiten noch nicht hin.
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SOC ist ein NTCV Parameter
Der Memory Effekt ist eine "vorweggenommene" oder "nicht mehr notwendige" Relaxation (weil die Energieträger nicht aus ihrem "relaxten Bereich" entladen wurden).
Nach meinem Verständnis findet Relaxation (vorwiegend!?) auf der Anodenseite statt ( deswegen gibt es das auch bei NMC ... ), während der Memory Effect spezifisch für die Eisen Phosphat Kathode ( wegen der olivine Struktur !?) ist.
Dann war meine Annahme falsch.
Ich bin kein Amateur, aber ich lerne trotzdem noch.
Bürokratie schafft man nicht durch neue Regeln oder Gesetze ab.
SOC ist ein NTCV Parameter
Wie soll sich ein Memory Effekt solitär auf zwei Zellen auswirken, aber auf die anderen nicht? Ein Memory Writing Cycle würde sich auf alle Zellen auswirken.
Für einen memory release wären nach dem Nature Artikel eigentlich Zellspannungen über 3,5V erforderlich.
Die Zellen habe ich als "naives Greenhorn" im Spätsommer 2021 bei ali als neue, ungebrauchte A-Klasse 310 Ah gekauft.
Inzwischen weiß ich, dass ich da nach Strich und Faden verar.... wurde.
Nachdem ich im Sommer 2021 bei dem Hochwasser in NRW für eine Woche keinen Netz-Strom hatte, war mir das damals aber auch im Detail alles nicht so wichtig.
Ich wollte einfach schnellstmöglich eine autarke Stromversorgung zu realistischen Kosten haben ( 2 kWp PV zum Testen hatte ich damals schon auf dem Dach )
Dass die Zellen gebraucht waren und einige damals schon deutlich unter 310 Ah ( z.B. 290 Ah ) hatten war schnell klar.
Ich vermute, dass die Zellen in China schon in Bussen eingesetzt wurden.
Die zwei Zellen werden aus einem anderen Bus stammen als die anderen 14.
Nach der Terminalform sind das wohl CATL Zellen. Ich könnte aber nicht einmal mit Sicherheit behaupten, dass die 16 Zellen der exakt gleiche Typ von CATL sind.
( Die QR-Codes sind zerstört und unter neuer blauer Folie versteckt, Reste der Original-Folie in gelb findet man da auch noch drunter. )
Möglicherweise wurden die beiden bei tiefen Temperaturen zu schnell geladen oder bei geringem SOC lange stehengelassen oder ...
Dabei wird sich etwas in den Zellen verändert haben.
Ich betreibe zu diesem Pack einen zweiten Pack mit EVE (wirklich neue) Zellen aus 2022 parallel. Die Zellen in diesem Pack verhalten sich viel homogener und zeigen nur minimalen "Memory Effect".
Man muss also wohl davon ausgehen, dass sich die Neigung zum "Memory Effekt" stark von Hersteller zu Hersteller und möglicherweise auch mit Alter und Misshandlung der Zellen verändert.