Einzelne Zellspannung fällt nach Erreichen von 3,44 Volt - abgetrennt

[carolus]

Also zuerst mal - ich habe hier einiges Durcheinader angerichtet, weil ich bei meinen ersten Post nicht zwischen u61's und Nimbus's Problem unterschieden habe. Bei U61 glaube ich nicht, alles verstanden zu haben, bei nimbus bin ich andere Meinung als er über die Ursachen. Soweit, um mal zu versuchen etwas "Ordnung" hier hereinzubringen.

@Nimbus, vielleicht sollten wir dein Problem in einem extra Fred besprechen ? Würde das Nachverfolgen erleichtern

Aha. Ich unterstelle einen Aktiven Balancer?

Damit Du meine Messwerte besser einschätzen kannst, zunächst einige Details zu meiner HW bzw. Auswertung:

Ich nutze passives Balancing mit einem Peak-Strom von ~ 220 mA.
Das Aktivieren erfolgt immer exakt in Vielfachen von 1 Sekunde
Allerdings mit deterministischen Unterbrechungen innerhalb dieses 1s Pulses, um die Zellspannung möglichst rückwirkungsfrei messen zu können.
Der effektive Strom während dieses 1s Pulses liegt damit bei ~ 180 mA, also ~ 50 uAh pro Puls.

Die gesamte Balancing-Ladung ergibt sich also schlicht als die skalierte Anzahl der Pulse pro Zelle.

Kein problem damit. Schon alleine deswegen, weil alle BMS, die ich habe oder kenne, das genauso machen -mit einem extra dafür entwickelten Chip. Was ich übrigens ausnutze, um hinter dem BMS einen "Nachbrenner" zu steuern, der den balancerstrom hochsetzt, ohne dass das BMS davon was sonderliches bemerkt. Also keine extra leitungen zum Akku, wie das sonst bei einem Zusatz BMS erforderlich ist.

Die in meinen Graphiken gezeigte Zellspannung ist keine einfache "Terminal-Spannung", sondern ein Schätzwert für die "elektrochemische Zellspannung".
Mein BMS misst( streng genommen schätzt ) den ohmschen Zell- und Verbinderwiderstand, und bei jeder Zellspannungsmessung wird zeitsynchron auch der Strom gemessen.
Damit kann man ( in erster Näherung ) den durch ohmschen Widerstand induzierten Effekt, rausrechnen und landet bei der "elektrochemischen Zellspannung".

"und bei jeder Zellspannungsmessung wird zeitsynchron auch der Strom gemessen."

Der Ladestrom oder der Balancerstrom?

hast du überhaupt etwas extra gebaut oder beschreibst du die Funktionen des JK ?

Nochwas: In deinem Falle ist zwar der Balancerstrom zum Spannungmessen weggeschaltet - aber nicht der Ladestrom. Der fliesst ja weiter, und der fällt gerade - weil die Grenze CC nach CV, (maximale Ladespannung erreicht) gerade vorbei ist. Alos fällt auch die durch den Ladestrom induzierte Anhebung der Zellenspannung... gebauso wir es in Nimbus's Bildern zu sehen ist. In deinen Bildern erkenne ich das noch nicht, weil ich nicht endgültig zuordnen kann, was ich sehe.

Du sagtest doch, dass du ein JK hast ? Das hat doch einen aktiven balancer. Oder irre ich mich für deinen fall ?

Auch die Entscheidung über Balancing findet bei mir auf Basis der "elektrochemischen Zellspannung" statt ( je nach Pack ab 3400 -3420 mV ), so dass die von dir zurecht angesprochenen Probleme mit "falschem" Balancing auf Basis von ( möglicherweise sogar stark unterschiedlichen ) Spannungsabfällen über unterschiedliche ohmsche Widerstände in den gemessenen Zellpfaden hier praktisch keine Rolle spielen.

Mit den Einschränkungen der Fragen, die ich oben gestellt habe.

Der berechtigten Skepsis, wieviel man Ergebnissen bei soviel "Schätzen" und "Rausrechnen" noch trauen kann, möchte ich damit entgegentreten,
dass ich Zugang zu Präzisionsmessequipment habe, um Spannungen, Ströme und Widerstände auch unabhängig von der BMS HW messen zu können.

Gegen Schätzen und Rausrechnen spricht nichts, solange man sich über die erreichten Genauigkeiten klar ist.

In einem Trägheitsnavigationssystem in der Luftfahrt der 80er Jahre wurden 99,9 % aller ermittelbarer Fehler der Kreisel herausgerechnet, um die Langzeitstabilität in einem Flug zu erreichen. Du willst nicht wissen, was die Einrichtung zur Ermittlung dieser Korrekturfaktoren gekostet hat...

[carolus]

Hier mal einige links in dieses Board mit vergleichbaren Symptomen wie bei Nimbus.

Zellen driften auseinander

PACE BMS - Informationssammlung

[nimbus4]

Beides halte ich nicht für Memory effekt. Leider sind die Stromkurven nicht dabei.

Die Stromkurven speichere ich in meinen Screenshots leider praktisch nie mit ab, da für mich aus Erfahrung klar ist, wie der Verlauf aussieht.
Ich kann dir aber versichern, dass in der reinen Plateauphase ( ~ 12:00 - 16:00 ) die effektiven Ströme für die 14 "normalen" Zellen bei ~ +-50mA und bei den beiden mit Memory Effect bei ~ +100 mA lagen. ( Die Unterschiede kommen selbstverständlich durch das Balancing )
Bei nächster Gelegenheit werde ich für Pack "A" noch einmal eine neue Aufzeichung machen und hier nachreichen.
Zur Veranschaulichung habe ich aber noch einen Screenshot zu Pack "C1" mit Strom gefunden.

Die Stromkurve ist die untere in lila mit einem Maximalwert von knapp 25 A. Man erkennt, dass der Strom zu Beginn der Plateauphase bereits bei < 5 A liegt und dann schnell auf << 1 A fällt.
Das "Gezappele" kommt von Lasten, die die PV-Erträge an dem Tag überschritten haben ( das ist eine echte Inselanlage ), und wird durch die "Datenkompression" im Graph noch visuell verstärkt.
Man erkennt das Zelle 6 vor bzw. zu Beginn der Plateauphase eine leichte "Überspannung" von ~ 10 - 15 mV zeigt ( bei Strömen < 5 A ), im Relaxationsprozess dann aber ~ 5 mV unter die anderen Zellen fällt.
Wenn 10 mV der Spannungsabfall durch 5 A über 2 mOhm wären, dann würden wir bei 25 A aber bereits 50 mV Spannungsüberhöhung sehen. Das ist nicht der Fall. Ganz im Gegenteil: Zu dem Zeitpunkt, an dem der Strom knappe 25 A beträgt, reiht sich die Spannungskurve von Zelle 6 noch praktisch ununterscheidbar in die anderen Kurven ein.

[nimbus4]

@Nimbus, vielleicht sollten wir dein Problem in einem extra Fred besprechen ? Würde das Nachverfolgen erleichtern

Da es im Moment so aussieht, dass an beiden "Baustellen" noch rege weiterdiskutiert wird, erscheint mir das vernünftig.

Wenn ich es richtig verstehe kannst (nur) du das machen.

[nimbus4]

"und bei jeder Zellspannungsmessung wird zeitsynchron auch der Strom gemessen."
Der Ladestrom oder der Balancerstrom?
hast du überhaupt etwas extra gebaut oder beschreibst du die Funktionen des JK ?
Nochwas: In deinem Falle ist zwar der Balancerstrom zum Spannungmessen weggeschaltet - aber nicht der Ladestrom. Der fliesst ja weiter, und der fällt gerade - weil die Grenze CC nach CV, (maximale Ladespannung erreicht) gerade vorbei ist. Alos fällt auch die durch den Ladestrom induzierte Anhebung der Zellenspannung... gebauso wir es in Nimbus's Bildern zu sehen ist. In deinen Bildern erkenne ich das noch nicht, weil ich nicht endgültig zuordnen kann, was ich sehe.
Du sagtest doch, dass du ein JK hast ? Das hat doch einen aktiven balancer. Oder irre ich mich für deinen fall ?

Kein problem damit. Schon alleine deswegen, weil alle BMS, die ich habe oder kenne, das genauso machen -mit einem extra dafür entwickelten Chip. Was ich übrigens ausnutze, um hinter dem BMS einen "Nachbrenner" zu steuern, der den balancerstrom hochsetzt, ohne dass das BMS davon was sonderliches bemerkt. Also keine extra leitungen zum Akku, wie das sonst bei einem Zusatz BMS erforderlich ist.

Hier muss ich jetzt wieder etwas ausholen:
Ich arbeite nicht mit einem kommerziellen BMS, sondern einer Eigenentwicklung ( im Regelbetrieb seit ~ 18 Monaten an inzwischen 5 bald 8 Packs ) .
Ich hatte vor einiger Zeit hier schon einmal ein paar Details zum Thema Genauigkeit von Coulomb-Counting und der Auslegung von Halbleiterschaltern berichtet:
https://www.akkudoktor.net/forum/bms-batterie-management-monitoring-system/warum-alle-china-seplos-jk-daly-usw-bms-im-winter-schrott-sind-und-was-man-dagegen-machen-kann/paged/2/#post-178832
Zur Veranschaulichung hier noch einmal ein Bild vom "Steuerungsteil":

Ich setze natürlich auch ein AFE ( Analog Front End ) IC ( von TI ) ein. Da ein kleines IC keine 4 W Balancing Leistung verkraftet, setzte ich hier übrigens genau solche "Nachbrenner" Schaltungen ein, um die ~ 20 mA internen Balancing Strom auf > 200 mA zu bringen.
Im oberen Bereich der Schaltung sieht man die 16 Widerstände und darunter die zugehörigen FET, Dioden ... dieser klassischen "Nachbrenner" Schaltung.
Die bei mir angezeigte Stromkurve ist der Ladestrom. Da ich den Balancing-Strom aber sehr genau kenne, kann ich auch den effektiven individuellen Zellstrom berechnen und tue das intern inzwischen sogar.
Den zeige ich mir aber im Moment nirgends graphisch an.
Aus Erfahrung weiß ich zudem, dass die 280 Ah Zellen über die 220 mA gepulsten Strom nur "lachen".
Meine Spannungsauflösung ist 1 mV bei ( ~ 15 Hz internem Sampling ) ohne nennenswertes Rauschen. Die gepulsten 220 mA sieht man da überhaupt nicht.
Bei effektiven DC Widerständen im Bereich 300 uOhm bis 1500 uOhm pro Zelle ( inkl Verbinder, Kontaktstellen ) wäre das aber auch sehr merkwürdig, da nur maximal wenige 100 uV zu erwarten sind.
Die Eigenheit der Plateauphase ist, dass eben durch die CCCV Charakteristik des Ladereglers praktisch kein Strom mehr fließt. Im Grunde wird nur das ausgeglichen, was entweder vom Balancer verbraucht wird, oder was die Zellen durch den Relaxationsprozess ( so etwas zeigen übrigens auch Elkos ) noch aufnehmen können.
Wenn ich hier Spannungskurven der Platauphase zeige ist also immer sichergestellt das kein nennenswerter Strom mehr fließt. Die Restströme im Bereich von maximal einigen 100 mA können bei den ohmschen Widerständen im mOhm Bereich keine nennenswerten Spannungsabfälle verursachen.
Um das also noch einmal ganz klar zu sagen, in dem Zeitraum ~ 12:00 - 16:00 aus meiner ersten Graphik zu Pack "A" ist zu 100 % sichergestellt, dass keine nennenswerten Durschschnittströme mehr fließen.
Das "Gezappele" sind auch hier wieder nur Lastspitzen ( Kühlschrank, Backautomat ... ), die durch die Datenkompression im Graphen visuell verstärkt werden.
Während einer solchen Plateauphase fließen bei mir typischerweise noch insgesamt ~ 500 mAh ( verteilt über z.B. 4h ) vom Laderegler in die Batterie. Bei den Zellen, die schon bei 3420 mV liegen wird diese Ladung praktich komplett vom Balancer verbrannt.
Bei den beiden Zellen mit Memory Effect bleibt ein effektiver Ladestrom von ~ 100 mA.
Nach etlichen Tagen und insgesamt ~4.5 Ah waren diese beiden Zellen dann ürigens auch wieder "eingefangen" und blieben "brav" über 3.41 V, werden in ein paar Wochen aber wieder eine starke Spannungsüberhöhung beim Volladen zeigen, was ich dann hier noch einmal präsentieren werde.

In einem Trägheitsnavigationssystem in der Luftfahrt der 80er Jahre wurden 99,9 % aller ermittelbarer Fehler der Kreisel herausgerechnet, um die Langzeitstabilität in einem Flug zu erreichen. Du willst nicht wissen, was die Einrichtung zur Ermittlung dieser Korrekturfaktoren gekostet hat...

Ich bin beruflich im Bereich Entwicklung von (Leistungs-)Elektronik ( z.B. HF-Umrichter, MPPT-Laderegler, Leistungsteile zum Induktionkochen ... ) unterwegs.
Du scheinst einen nicht unähnlichen Background zu haben.
Mit Luftfahrt und Trägheitsnavigationssystemen habe ich zwar keine praktischen Erfahrungen, weiß aber auch, dass die Messgeräte an meinem Arbeitsplatz etwa den Wert des Gebäudes drumherum haben.

[nimbus4]

Das hatte ich noch garnicht gesehen. der UVP Zelle fehlt ja richtig kapazität. Da würde ich erstmal soviel parallelschalten, dass diese zelle nicht mehr UVP auslöst, sondern eine andere. 20 oder 30 Ah bei einem 304 könnten das schon sein. Erst dann kannst du vernünftig Top balancing halten. Und schauen ob die zelle nich komplett hin ist.

Ich wiederhole das hier auch noch einmal:

Bei der schlimmsten Zelle bei mir sind fast 20Ah von dem Memory Effekt betroffen.

Wenn ich bei dem Pack keine Gegenmassnahmen treffen wird allmählich dieser Teil der Packkapazität nicht mehr nutzbar.

Wenn man eine Reduktion der Pack-Kapazität durch Memory Effekt nicht hinnehmen will, muss man den Memory Effekt regelmässig resetten und das Reseten wird umso intensiver nötig je mehr Teilzyklen man fährt.

[nimbus4]

Hier mal einige links in dieses Board mit vergleichbaren Symptomen wie bei Nimbus.
Zellen driften auseinander - Stell dein Batterie/Powerwall/PV Projekt vor - Akkudoktor Forum
PACE BMS - Informationssammlung - #436 von carolus - BMS Batterie Management/Monitoring System - Akkudoktor Forum

Beim ersten Link stimme ich dir völlig zu: Pack massiv "out of balance"
Beim Zweiten Link wird ein wesentlicher Teil des "Quirls" durch Spannungsabfälle über ohmsche Widerstände kommen.
Anzeichen für einen Memory Effect sehe ich da keinen.
ein Teil des "Schweifs" der Zellspannungen wird aber auch durch Relaxation hervorgerufen. ( Relaxation ist unabhängig von einem Memory Effect )
Mein Eindruck ist, dass du Relaxation als Phänomen nicht wirklich auf dem Schirm hast.
Hier ein Beispiel eines Packs, den ich gerade in Betrieb nehme:

300 Ah CALB Zellen, gekauft Oktober 2023 bei NKON.
Eine Zelle ( Zelle 3 ) hatte eine Lieferspannung einige mV unter allen anderen.
Topbalancing vor ~ 4 Monaten, dann bei etwa 95 % SOC "abhängen" lassen bis vor ein paar Tagen.
Beim Vollladen bestätigte sich, was zu befüchten war: Zelle 3 hat eine massiv höhere Selbstentladung.
In der Graphik siehst du, dass am Do gegen 17:00 alle Zellen bis auf Zelle 3 bei fast 3.44 V liegen. Zelle 3 erreicht nur ~ 3.36 V bei < 5 A Ladestrom.
Ab dann passiert folgendes: Alle Zellen bis auf Zelle 3 werden mit ~ 90 mA vom Balancer entladen, aus Zelle 3 fließt nur der Eigenverbrauch des BMS.
Fr gegen 23:00 habe ich noch einmal ~ 2 Ah nachgeladen, Zelle 3 schafft jetzt bereits ~ 3.37 V bei < 4 A Strom.
Bis 6 Uhr heute morgen wurden dann alle andere Zellen wieder mit ~ 90 mA gebalanced.
Durch einen Bug im Algorithmus ist zwischen ~ 6:00 und 12:00 gar kein Balancing-Strom gefloßen (deswegen das Plateau bei den andere Zellspannungen), ab dann aber wieder.
Das alles nur zur Einordnung, hinweisen möchte ich auf folgendes:
Der Spannungsverlauf von Zelle 3 zeigt jeweils eine grob exponentiell abklingende Spannung. Im ersten Zyklus von ~ 3.36 auf 3.341 V, im zweiten von ~ 3.37 auf 3.344 V
Ein kleiner Teil davon geht auf die 5 - 10 mA, die das BMS verbraucht ( wenn 14 Zellen mit maximalem Balancing Strom arbeiten ) der größte Teil ist aber ein Relaxationsprozess.
Bei dem jeweiligen Ladezustand liegt die Ruhespannung von Zelle 3 also bei ~ 3.341 V bzw ~ 3.344 V.

Deswegen wartet man beim initialen Topbalancing ja auch bis der Schweifstrom auf praktisch 0 gefallen ist, damit die ( Zell-individuellen ) Relaxationsprozesse praktisch abgeschlossen sind.
Anders ausgedrückt, wenn man bei einer LFP Zelle bei 3.4 V und 2 A das Laden beendet und in den folgenden Stunden ohne Last ein Abklingen der Spannung beobachtet, beobachtet man hier tendenziell mehr Relaxation als Selbstentladung.
Das ist übrigens nicht mein "Glaube" sondern experimentell überprüfbar/überprüft. Ich habe hier Zellen mit praktisch identischer Selbstentladung aber stark unterschiedlichem Abklingverhalten nach dem initialen Topbalancen.
LFP Zellen relaxieren also nach Ladeabbruch auch ohne externe Last und ohne Selbstentladung auf ihre elektrochemische Ruhespannung. Das muss man bei der Bewertung aller Kurven völlig unabhängig von einem Memory Effect immer mitberücksichtigen.
Der Verdacht auf Memory Effect besteht immer dann, wenn eben genau die Zelle, die später besonders stark relaxiert, am Anfang eine besonders große Überspannung zeigt.
Man muss also quasi immer eine Differentialdiagnose zwischen ohmschen Spannungsabfällen, Relaxation, Memory Effect und Selbstentladung vornehmen, bzw. noch viel schlimmer, davon ausgehen, dass alle Effekt je nach Zelle mit stark varierender Relevanz gleichzeitig vorliegen.

[carolus]

Nach allem lesen bin ich von 3 Dingen überzeugt:

der Abfall Zellspannung ist kein memory Effekt, sondern normale balancerarbeit.

Die fehlenden 20 Ah sind Kapazitätsverlust

Die Zelle hat erhöhte Selbstentladung.

[nimbus4]

der Abfall Zellspannung ist kein memory Effekt, sondern normale balancerarbeit.

Nachdem ich nun gefühlt 10 mal versichert habe, dass in dem mit horizontalem roten Strich gekennzeichneten Bereich zwischen ~ 12:00 und 16:00 Uhr für Zelle 8 und 16 kein Balancing aktiv war, und ein effektiver Ladestrom von ~ 100 mA in diese Zellen gefloßen ist, entsetzt mich diese Aussage.
Im übrigen ist das Abklingen der Spannung definitiv kein Memory Effect, sondern Relaxation.
Aber dass das BMS in den 12 Monaten zuvor peu a peu diese Ladung aus den Zellen entfernt hat (wie meine Balancing-Statistiken nachweisen), ist wegen der "Überspannung" am Ladeende aufgrund eines Memory Effects passiert.
Dass Zellen 1-15 eine sehr ähnliche Selbstentladung haben und Zelle 16 eine erhöhte Selbstentladung um etwa ( 7 Ah - 4 Ah ) / ( 365*24h ) = ~ 340 uA aufweist, zeigt meine Balancing-Statistik nach dem Angleichen von Zelle 8 und 16 ( hier noch einmal zur Erinnerung gezeigt ) ganz eindeutig.

[carolus]

entsetzt mich diese Aussage.

Mich auch. Ich bitte um Entschuldigung. Wir sind uns beide darüber klar, dass diese Zusammen hänge zwischen Ladeparameter, BMS Einstellungen, balancerbetrieb und Akkufehlerzustand ziemlich komplex sein können. Ich habe Dinge gesehen,vdie du wenige im Fokus hast, und wahrscheinlich umgekehrt auch.

Ich habe jetzt verstanden, es geht um die zwei einzelnen fallenden Spannungen. Balancer ist aus, Spannung fällt in Stunden. Von 3,47 V abwärts.

Der Zufall will es, dass ich auch gegen ein ähnliches unerklärlichen Phänomen bin meinem altakku kämpfe...und das meine Aufmerksamkeit blockiert.

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. Um diese Ladung muss der Balancer die anderen Zellen auch entladen. Jetzt habe ich deine Messung nicht im Kopf: haben genau die beiden abfallenden Zellen wenige balancerbetrieb, oder passt das auch nicht zusammen?

[carolus]

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.

[nimbus4]

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 .

[carolus]

@Carolus: Auf deine Posts antworte ich später.

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?

[carolus]

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.

[carolus]

Wenn die Zelle bei nahezu konstanten 3.431 V noch 0.5 A zieht, ist sie immer noch deutlich am Relaxieren.

Für sowas mache ich ne Krücke, ich lade 20 bis 30 mV höher, in Erwartung einer entsprechenden Relaxation....

[nimbus4]

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.

[carolus]

Es ist also für bestimmte Ionen mehr Energie ( Spannung ) nötig, um sie zur Anode zu transportieren.

ich muss Mal sticheln.

Du machst einen Denkfehler.

Die erhöhte Energie ist wurscht. SOC hat die Einheit Prozent. Von Ah.

( Und Ah ist eben nicht Energie, oder Arbeit.)

Deswegen: ja, die Relaxation ist Energie Verlust. Hast du selber gesagt. Das ist aber kein Ah Verlust....

Aber du nimmst in deinen früheren Posts Ah Verlust an.

[nimbus4]

Aber du nimmst in deinen früheren Posts Ah Verlust an.

Hilf mir bitte auf die Sprünge, wo ich das getan habe.

Wenn wäre das ein Versehen gewesen, oder ich habe etwas so missverständlich ausgedrückt, dass es so verstanden werden konnte.

[carolus]

Hilf mir bitte auf die Sprünge, wo ich das getan habe.

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.

Und weiterhin:

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.

[baxter]

@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) Marine lithium batteries in operation | Nordkyn Design

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.