LFP Zellen relaxieren also nach Ladeabbruch auch ohne externe Last und ohne Selbstentladung auf ihre elektrochemische Ruhespannung.
Ich nehme mal nur das eine Stichwort. Der Begriff ist mir schon bekannt, neu ist mir, dass der Prozess stunden dauern kann. Was ich noch nicht verstehe ist, wie durch Relaxation ein kumulieren irgendwelcher Kapazitätsverlust oder falscher Balancerarbeit entstehen kann.
Was ich gesehen habe in den letzten Zyklen, dass die Relaxation 20 bis 30 mV gros sein kann. Passt das ? Ich habe da nämlich ziemliche Teilzyklen gefahren.
Mir scheint, dass du in dem Thema deutlich weiter bist als ich.
Ich habe hier einen Effekt, der aussieht, als ob eine Zelle mit geschätzten 3,46 V erhöhte selbstentaldung hat, die sich verringert wenn die Zelle auf 3,40 V oder knapp darüber abgefallen ist.
Ich bin kein Amateur, aber ich lerne trotzdem noch.
Bürokratie schafft man nicht durch neue Regeln oder Gesetze ab.
SOC ist ein NTCV Parameter
Wenn du sagst, der Ladestrom ist aus, der Balancer ist aus, es liegt keine Last an: dann muss die Ursache im Akku liegen. Der verliert Ladung. GENAU sowas sehe ich gerade ( zum ersten Mal) bei meinem, aber anders verursacht.
Jetzt fällt mir nur die spannende Frage ein: fließt der Strom, der die Spannung fallen lässt, als Funktion der Akkuspannung oder nach ohmschen Gesetzvl wie an einem festen Widerstand?
Weiterhin fällt mir auf: wenn die Spannung fällt, geht Ladung verloren.
Hier liegt meines Erachtens ein Verständnisproblem vor:
Fallende Spannung bedeutet nicht zwangsläufig Ladungsverlust:
LFP Zellen verhalten sich nicht wie ein idealer Kondensator.
Kleiner Exkurs: Auch reale Kondensatoren wie Elkos und Keramikkondensatoren mit bestimmten Dielektrika wie X7R ... zeigen Relaxationseffekte. Bei Elkos kannst du das sogar ganz einfach selber ausprobieren: Lade einen Elko auf Nennspannung auf und halte die Spannung für einige Zeit. Dann entlade den Kondensator zügig ( innerhalb einiger Sekunden ) über einen Widerstand bis er bis auf wenige 10mV entladen ist. Wenn du den Entladekreis öffnest, wird die Spannung sofort beginnen wieder langsam anzusteigen. Bei 400/450V Elkos wie im Zwischenkreis von Wechelrichtern oder am Ausgang einer PFC wirst du nach einiger Zeit eine Spannung von z.B. ~5 V messen können. Hättest du beim Laden und Entladen des Kondensators mit einem sehr genauen Coulomb-Counter die Ladungsbilanz verfolgt, wäre dir auch aufgefallen, dass du beim Entladen weniger Ladung entnehmen konntest als du vorher geladen hast. Diese Ladung ist durch Relaxationsprozesse im Kondensator "versickert" und wird nach dem Entladen peu a peu wieder nutzbar, was sich im Spannungsanstieg äußert. ( Nicht zu 100.0% weil ein Teil durch Selbstentladung verloren ging ) Die Ladung ist aber durch den Relaxationsprozess selber nicht verloren gegangen.
Da ich kein Chemiker bin, nagele mich bei dem folgenden bitte nicht auf Details fest: ( Wenn hier Chemiker mitlesen, bitte ich um Korrekur oder Präzisierung )
Beim Laden eines Li-Akkus werden Lithiumionen in die proröse Graphitanode eingelagert. Wenn der Akku nahezu voll ist, gibt es in der Grahitanode immer weniger freie Plätze. Insbesondere sind fast alle "niederenergetischen" Plätze bereits belegt. Man muss pro Ion nun immer mehr Energie aufwenden, um es noch in die Anode "zu zwingen". Dieses mehr an Energie ist schlicht die zunehmende Spannung am Ladenede, die notwendig ist, um diesen Einlagerungsprozess am Laufen zu halten. Mit der Zeit "setzen" sich die Ionen aber in der Graphitanode, und nehmen dabei niederenergetische Zustände ein. Es können nun zusätzliche Ionen nachrücken und zwar mit weniger Energerieaufwand als vor dem "Setzen", deswegen fällt die Spannung. Relaxation verschlechtert also nicht die Coulomb-Effizienz, sondern nur die energetische Effizienz eines Akkus .
Kein Stress. Du wirst dich wundern, ich mag das. Unsere Erfahrungswerte sind wirklich unterschiedlich, das ist die beste Ausgangslage für nützliche Diskussion. Was nützt mir einer, der das gleich glaubt oder weiss wie ich?
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SOC ist ein NTCV Parameter
Die Gesamtbatterie über Netz auf 100% zu halten, ist deswegen so wichtig, weil du ansonsten keinen sauberen Zielpunkt fürs Nachladen hast. Wenn du im Bereich < 3.4 V ( bei den anderen Zellen ) nachlädst, wäre das im Blindflug.
Du benutzt andere Worte, aber wir denken gleich. Ich lade Einzelzellen dann nach, wenn die ersten schon über 3,45 V sind. Voll. Dann ist der Zielpunkt klar. Gleiche Spannung.
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SOC ist ein NTCV Parameter
Ich nehme mal nur das eine Stichwort. Der Begriff ist mir schon bekannt, neu ist mir, dass der Prozess stunden dauern kann. Was ich noch nicht verstehe ist, wie durch Relaxation ein kumulieren irgendwelcher Kapazitätsverlust oder falscher Balancerarbeit entstehen kann.
Was ich gesehen habe in den letzten Zyklen, dass die Relaxation 20 bis 30 mV gros sein kann. Passt das ? Ich habe da nämlich ziemliche Teilzyklen gefahren.
Mir scheint, dass du in dem Thema deutlich weiter bist als ich.
Ich habe hier einen Effekt, der aussieht, als ob eine Zelle mit geschätzten 3,46 V erhöhte selbstentaldung hat, die sich verringert wenn die Zelle auf 3,40 V oder knapp darüber abgefallen ist.
Da ich nicht sicher bin, ob du dir dessen bewußt bist, hole noch einmal etwas aus: Die Energie ( und damit die anliegende Spannung ), um ein Ion beim Laden von Kathode zur Anode zu bewegen, hängt auch von der Stromdichte ( bei einer gegebenen Batterie also von der Stromstärke ) ab; und zwar selbst dann, wenn wir eine Batterie hätten, in der alle Metallfolien ideal leitend wären, also keinerlei ohmschen Verluste an metalischen Leitern auftreten würden.
Dazu eine bewußt absurde Analogie: Nehmen wir an, ich muss Schafe durch ein Gatter zwingen. Wenn ich ein Schaf alle 10 s handeln muss, läuft das gange zivilisiert ab und ich benötige X J Energie pro Schaf. Wenn es nun 2 Schafe in 10 s sind wird das ganze vermutlich auch noch zivilisiert ablaufen und ich benötige weiterhin X J Energie pro Schaf. Bei 10 Schafen in 10 Sekunden wird das aber deutlich anders aussehen. Die Schafe werden sich gegenseitig blockieren und ich werde pro Schaf deutlich mehr als X J aufwenden müssen, die "Spannung" die ich aufbringen muss steigt also.
Bei Lithiumbatterien kommt noch hinzu, dass, wenn man durch das Potentialgefälle ( die Spannung ) mehr Ionen zur Graphitanodenoberfläche treibt, als diese aufnehmen kann, es zu "lithium plating" kommt. Damit zerstört man die Batterie.
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.
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. Das ist für mich das Zeichen, dass ich den Ladestrom noch weiter reduzieren muss. Die letzten ~ 10 Ah gehen dann bei ~ 3500 V und Strömen von < 2 A in die Zellen. Da bis vor kurzem mein Balancing Algorithmus bei über 3400 mV "elektrochemischer" Zellspannung immer gebalancet hat, wird während dieser ganzen ( viele Stunden langen ) Phase bis zu 180 mA aus den beiden Zellen entnommen Von diesem ganzen Prozess habe ich aber keine Screenshots, da ich die GUI erst in den letzten Wochen programmiert habe. Außerdem verteilt sich dieser Prozess real über mehrere Tage, da ich nur über PV lade. Und "Memory Effect" ist das ganze nicht wegen dem, was ich bis jetzt geschrieben habe, sondern wegen des folgenden:
Wenn ich den Pack nun einmal voll habe und über Nacht 20 Ah entnehme, und am nächsten Tag wieder volllade, verschwindet die Spannungüberhöhung bei den beiden Zellen fast völlig. Die Zellen verhalten sich nun, bis sie wieder viele Teilzyklen gesehen haben, fast völlig unauffällig. Leider habe ich im Moment kein Bildmaterial um das alles visuell eingängig zu präsentieren. Ich versichere dir aber, ich beobachten diesen Effekt jetzt über > 18 Monate.
20 bis 30 mV Relaxation ist ein völlig plausibler Bereich. Bei meinen beiden Problemfällen sehe ich worst-case von ~ 3500 auf 3340 runter, also 160 mV.
"Ich habe hier einen Effekt, der aussieht, als ob eine Zelle mit geschätzten 3,46 V erhöhte selbstentaldung hat, die sich verringert wenn die Zelle auf 3,40 V oder knapp darüber abgefallen ist."
Klingt für mich nach Relaxation auf eine Ruhespannung von 3400 mV. Ab dann geht es dann durch die Selbstentladung viel langsamer runter.
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.
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.
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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.
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.
All maximum ratings must be understood as absolute limits, not standard operating values, which is why the simplistic reasoning suggesting that 4 cells in series can be charged at 4 x 3.65V = 14.6V couldn’t be more wrong.
Das ist der Grund, warum ich im Womo keinen 12 V Akku habe, und warum paralleles Top Balancieren Murks ist.
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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.
Grübel.... Wenn ich diese Bilder und Graphen sehe, beschleicht mich folgender Verdacht: (als Diskussionsgrundlage)
Der Memory Effekt ist eine "vorweggenommene" oder "nicht mehr notwendige" Relaxation (weil die Energieträger nicht aus ihrem "relaxten Bereich" entladen wurden).
Damit ist die Spannungdsdifferenz des Memoryeffektes der der Relaxation: und nicht kumulierbar.
Was bedeuten würde, dass auch der durch Nichtberücksichtigung der Spannungsdifferenz verursachte Ladekapazitätsunterschied nicht kumulierbar ist.
@Nimbus : Deine Meinung ?
@Baxter : Immer wieder nett, von dir was zu lesen.
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SOC ist ein NTCV Parameter
Ich habe mir den verlinkten Artikel in chemie.de einmal durchgelesen - mir scheint, da ist schon etwas dran. Allerdings geben die Forscher selber an, dass der Effekt 'sehr gering' sei, im Promille-Bereich! Die Spannungsdifferenz war hier aber eher sehr groß (0,43V) - das ist deutlich mehr als im Promillebereich.
Mein ebike-Akku wird eigentlich regelmässig nur teilgeladen und ich habe nach nun fast 4 Jahren und ca. 100 Ladezyklen noch keine spürbare Reduktion der Kapazität festgestellt.
Nutzt du den LFP Zellen für dein Ebike?
Dieser Memory Effect bezieht sich explizit auf LFP und wird durch das Kathoden-Material ( Eisen Phosphat ) verursacht:
"Die Ursache für den Memory-Effekt orten die Wissenschaftler in der Art und Weise, wie das Laden bzw. Entladen der Batterien auf der mikroskopischen Ebene vor sich geht. Das Elektrodenmaterial – in diesem Fall Lithium-Eisenphosphat(LiFePO4) – besteht aus einer Unzahl von mikrometerkleinen Partikeln, die eins nach dem anderen aufgeladen und entladen werden."
P.S.: Der verlinkte Artikel aus chemie.de ist von 2013. Eigentlich hätte sowas große Aufmerksamkeit in der Li-ion Akkubranche erzeugen müssen. Ich lese eigentlich fast alles was ich zum Thema Degradation bei Li-ion in die Finger bekommen kann - aber davon hatte ich auch noch nicht gehört. Vermutlich ist der Effekt einfach zu klein, als dass er großes Aufsehen erweckt hätte oder taucht nur in Kombination bestimmter Zellchemien und Elektrolytmischungen auf. Die meisten Li-ion Zellen haben mind. 5 verschiedene Additive im Elektrolyten, der die Reaktionen stabiler und verlässlicher machen soll. Von daher sind solche Aussagen immer schwer zu verallgemeinern. Jede minimale Veränderung im elektrochemischen Prozess kann deutliche Auswirkungen haben. Erst vor kurzem hat man festgestellt, dass bestimmte Tapes die man zum Fixieren der Wickel in den Zellen verwendet hat sich in bestimmten Elektrolyten tlw. auflösen und Stoffe in den Elektrolyten abgeben, die die interne Selbstentladung ermöglichen! Seitdem man dies weiß, hat man anderes Material für diese Klebestreifen verwendet!
Zur Einordnung:
Diesen Artikel habe ich als Replik auf die Aussage, es gäbe keinen Memory Effect bei LFP verlinkt. Ich möchte das nicht so verstanden wissen, dass dieser Artikel den Memory Effect bei LFP abschließend und vollumpfänglich behandelt. Ich bin mir auch bewußt, dass das, was ich bei meinen beiden Zellen beobachte, nicht 1:1 in diesem Artikel beschrieben wird.
Ich zitiere mich hier mal selber:
"Es gibt zu dem Thema aus den letzten Jahren hunderte Seiten Veröffentlichungen, die das vermutlich erklären: Stickwort "two-phase materials" ...
Ich habe im Moment leider nicht die Zeit mich da tiefer einzuarbeiten."
Hier einfach mal ein "beliebiger" Link auf ein ziemlich umfangreiches Dokument, das frei zugänglich ist. ( aber bitte keine Wertung des Inhalts meinerseits implizieren )
Ich habe im Moment leider nicht die Zeit mich da tiefer einzuarbeiten."
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....
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SOC ist ein NTCV Parameter
@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
Diese r Beitrag wurde geändert Vor 9 Monaten 3 mal von Baxter
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