Letztlich ist es für einen Neuling, der sich darauf verlässt, eine falsche Darstellung, auf die man sich nicht verlassen sollte.
Wenn ich mir Zellspannungstabellen oder -kurven im Internet anschaue, sind die 3V oft bei ca. 10% SOC angegeben und dargestellt. Praktisch ist das aber nicht nutzbar.
Ich habe deshalb einen KI-Assistenten gebeten, das aufzulösen und plausibel zu machen. Wenigstens lese ich draus heraus, was gemeint ist.
Frage:
Ich meine diese Tabelle, wo 3V bei SOC 9,5 dargestellt sind. Und wenn ich bei Goolge nach "lifepo4 zellspannung tabelle soc" suche, erhalte ich in den meisten Links Ergebnisse, die das bestätigen. Woran liegt das, denn offensichtlich stimmt es nicht? Wo kommen die 9,5 bzw. 10 % bzw. SOC her? Wie lässt es sich plausibel erklären?
Das ist eine sehr wichtige und häufige Verwirrung bei LiFePO4-Akkus. Die Diskrepanz liegt in der Unterscheidung zwischen der Entladekurve unter Last und der Entladekurve im Ruhezustand (leer), sowie der Definition der 0%-Grenze.
Die von Ihnen gezeigte Grafik ("Zellspannung LiFePO4 über SOC") ist eine idealisierte Darstellung der Entladung, die oft in Datenblättern oder theoretischen Modellen verwendet wird.
1. Die Diskrepanz: 0% vs. 9,5% SOC bei 3,0 V
Warum 0% realistischer ist (Die BMS-Perspektive)
Wie zuvor besprochen, sehen die meisten Batteriemanagementsysteme (BMS) und praktischen Anwendungen 3,0 V als 0% SOC an, weil dies der Sicherheitsgrenzwert (LVC - Low Voltage Cut-off) ist.
- Sicherheitspuffer: Wenn das BMS bei 3,0 V auf 0% setzt, bietet es einen Sicherheitspuffer, bevor die Zelle die kritische, schädliche Tiefentladungsgrenze von 2,5 V erreicht. Die verbleibende Energie zwischen 3,0 V und 2,5 V ist nicht nutzbar und dient als Schutz.
- Praktischer Nutzwert: In der Praxis wird die Last bei 3,0 V getrennt. Somit ist die nutzbare Kapazität des Akkus aufgebraucht.
Warum 9,5% in der Tabelle dargestellt ist (Die theoretische/spezifische Perspektive)
Die Darstellung, bei der 3,0 V noch 9,5% SOC entsprechen, rührt von einer sehr spezifischen, theoretischen Definition der Nennkapazität her:
- Nennkapazität bis 2,5 V: Einige Hersteller oder theoretische Modelle definieren die gesamte Nennkapazität bis zur absoluten unteren Grenze der Zelle, also bis 2,5 V (oder sogar 2,0 V).
- Unterschied: In diesem Modell ist die Energie zwischen 3,0 V und 2,5 V (die in Ihrer Tabelle ungefähr 9,5% der Gesamtkapazität ausmacht) dieoretisch noch Teil der Zelle, auch wenn sie praktisch nicht entnommen werden darf.
Fazit zur Plausibilität:
Die Abweichung kommt daher, dass es zwei Definitionen gibt:
- Praktische Definition (BMS): SOC 0% → Unterspannungsschutz greift, keine nutzbare Energie mehr verfügbar (≈3,0 V).
- Theoretische Definition (Datenblatt): SOC 0% → Die Zelle ist bis zur absoluten Tiefentladungsgrenze (≈2,5 V) leer.
Die 9,5% repräsentieren den gefährlichen Rest, der bis zur Zerstörung der Zelle entnommen werden könnte, wenn kein BMS vorhanden wäre. Das BMS verhindert genau das und setzt den nutzbaren SOC-Wert daher auf 0% bei 3,0 V.
2. Erklärung der "Klippe" in der Entladekurve
Ihre Grafik zeigt die typische Steilheit der LFP-Entladekurve am unteren Ende sehr deutlich.
- Zwischen 100% und 30% SOC (von 3,65 V bis 3,20 V) liegt die Spannung relativ flach und ändert sich nur geringfügig.
- Unterhalb von 3,20 V beginnt der Abfall.
- Unterhalb von 3,15 V (ca. 14% SOC in der Grafik) fällt die Spannung rapide ab. Dies ist die sogenannte "Klippe" oder das "Knie" der Entladekurve.
Ein BMS kann den SOC in diesem flachen Bereich nicht zuverlässig über die Spannung bestimmen (daher der Drift), aber sobald die Spannung unter 3,15 V fällt, ist es sehr schnell vorbei und der Akku erreicht fast sofort 0% (oder 9,5% im theoretischen Modell). Diese Schnelligkeit ist der Grund, warum eine 3,0 V-Schwelle so entscheidend für die Sicherheit und Lebensdauer des Akkus ist.