Lifepo4 Zellen mit 300 kg verspannen: so geht's!

ihr solltet euch vom Wort "verpressen" lösen, denn 300kgf (3000N) ist nur verspannen. Mehr nicht, da reichen Stahlbänder wie beim abgebildeten Pack völlig aus. ohne verspannt zu sein, kann, wie schon geschrieben, auch ein sicheres Öffnen vom Ventil oben verhindert werden, wenn die Zelle zu Kugelfisch wird. Gibt genug Bilder, wo die Zellen rund sind und die Ventile noch zu sind, das kann ganz dumm enden.

Die Metallgehäuse die es so gibt mit den gelben Platten und Schaumstoff Teilen bringen genug Druck auf und die Schrauben sollte auch nicht zu viel Druck (10000N) zulassen das die Zellen geschädigt werden.

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Wenn es dir damit besser geht nennen wir es halt Kompression (im Englischen compression, wie im Datenblatt auch genannt). Wenn wir schon beim Aufklauben von Worten sind, es ist kein Ventil sondern eine Berstscheibe. :wink:

Und dann trennen wir uns auch noch von gasbläschen, die durch den Druck herausgepresst werden.... Und schon ist die Menschheit einen großen Schritt vorangekommen.

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blauer Kugelfisch geht aber weiterhin hoffe ich...

verpressen ist im Deutschen aber mit der Bedeutung "verbinden unter hohem Druck" belegt, wobei verspannen eher mit "Halt geben" belegt ist. Einfach damit klar wird um welche Dimension es sich handelt bei 300kgf, wer sich damit nicht beschäftigt, hatte ich auch nicht, denkt das ist sonst wie viel.

Hatte mir vor >15 Jahren mal Gedanken gemacht, wie denn der Betonfußboden beschaffen sein muss um einen >2t Wassertank zu halten auf recht kleinen Füßen... nach etwas Rechnen und aufschlauen, Ernüchterung, alles halb so wild, ist gar nicht so viel wie es auf den ersten Blick scheint.

In dem Forum gibt es auch einen Link zu einem Rechner um die nötige Schraubkraft auszurechnen. Handfest mit Gefühl passt.

Hab mal eine Frage zum verpressen.

Ich möchte dies mit Gewindestiften in einem selbstgebauten Rack erledigen und möchte dazu 10 Gewindestifte gegen eine Platte drücken lassen.

Es stehen jeweils 2 Reihen a 8 Zellen nebeneinander.

Wie ist denn da die Rechnung mit wieviel Newton ich die Stifte anziehen muss?

3kN (300kg in Newton) x 2 (wegen 2 Reihen nebeneinander) / 10 (weil auf 10 Gewindestifte verteilt) oder hab ich ein Denkfehler und ich muss jeden Gewindestift mit 3kN anziehen?

Herzlichen Dank!

Moin Hawksoft.

Zunächst wäre es besser, wenn die Reihen unabhängig von einander verspannt werden. Somit sollten in der Regel 8 Stangen insgesamt ausreihen. Andernfalls könnte es passieren, das die Kraft ungleichmäßig auf die Reihen verteilt wird. Die Zellen der einzelnen Reihen könnten sich unterschiedlich stark ausdehnen.
Für Die Rechnung kannst Du Dir das der Einfachheit mal kurz so vorstellen, als lägen die Zellen übereinender. Dann müsstest Du ja ein Gewicht von z.B. 300L Wasser für jede Reihe(!) aufbringen.Wie Du das aufteilst wäre egal. In Deinem Falle also bei 4 Stangen pro Reihe würdest Du an jeder Ecke einer Druckplatte jeweils 300/4=75L Wasser (also Kilogramm) aufsetzen.

Nimmst Du einen Behälter weg, dann fehlen Dir wieder 75kg. Somit addieren sich die Kräfte, die Du pro Wasserbehälter, oder zurück zur Realen Situation, auf Seine Stangen aufbringst.

Zwei Ochsen ziehen mehr als einer.

Die Federn können (und sollten) übrigens auch gerne länger sein als in meinem Beispiel ganz oben beschrieben. Je länger sie sind, desto weniger verändert sich die Kraft bei Ausdehnung der Zellen. Es muss nur das Längenverhältnis zwischen entspannt und 75KG Last aus meinem Beispiel stimmen. Und die Farbe grün! Diese bestimmt bei dieser Art von Federn die Widerstandskraft der Feder.

Hat das geholfen?

Grüße,

M.

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Demnächst werde ich meine ersten 2x8 Zellen verspannen. Ich habe ein feuerfestes Gehäuse, in welches zwei solcher Pakete passen. Das aber nur, wenn man mit der Länge haushaltet. Zwar habe ich kein zweites Paket geplant aber wer weiß. Darum werde ich Zugfedern verwenden, auch, weil ich schon geeignete rumliegen habe. Zugfedern haben zudem nicht nur den Vorteil länger sein zu können, sie können auch eine Vorspannkraft haben. Beides ermöglicht geringere Federkonstanten, also eine geringere Änderung der Kraft bei einer Wegänderung (Dehnung).

Eine weitere Alternative kam mir in den Sinn, den das Eigengewicht über einen Hebel in die Waagerechte umzulenken. Man muß nur das richtige Hebelverhältnis wählen. Allerdings muß man dann eventuell einen doppelten Rahmen bauen, damit man das Paket aus dem Gehäuse heben kann, ohne die Spannkraft zu verlieren. Ein (innerer) Rahmen hält die Zellen und bietet den Drehpunkt für den Hebel. Mit dem kurzen Arm drückt der Hebel waagerecht gegen die Zellen. Der lange Arm stützt sich unten ab mit dem ganzen oder einem Teil des Gewichts. Stützt er sich auf einem zweiten (äußeren) Rahmen ab, kann man das Paket an diesem Rahmen anheben. Ein Vorteil dieser Lösung ist, die Spannkraft läßt nicht so schnell nach wie bei Federn, sollte es mal sehr heiß werden. Aber ob in dem Fall noch alle Zellen Druckkräfte übertragen können ohne deutlich dünner zu werden ist fraglich.

Ich hab mein 280Ah 16S Pack abgebaut (fixe Zellverbinder, dicke Leimholzplatten an den Enden und damals (2022) mit “Lieferungs-SOC” mit 2 M6 Gewindestangen mit Gefühl handfest angezogen), nie überladen (Ladeschlussspannung 55,3V = 3,47V/Zelle, pro Zelle max. 3,55V aufgrund starkem Balancer).

Die relativ kleinen Beilagscheiben am Ende der Gewindestangen haben sich minimal ins Holz gedrückt, die Zellen haben fast alle einen kleinen Bauch von 1,5-3mm.
2 haben interessanterweise gar keinen Bauch, sind also noch wie am Auslieferungszustand bzw. minimal schlechter da sie im Neuzustand ja eig. gar leicht konkav waren in der Mitte.
Es ist aber gar nicht direkt ein runder Bauch sondern die ganze Fläche kam um die genannten 2mm raus, teilweise sogar als “Welle” mit weniger Erhöhung genau in der Mitte bis die Ausdehnung 2cm vor den seitlichen Rändern wieder zurückgeht auf 0.
Aus diesem Grund und da es Zellen der günstigeren Sorte sind bin ich mir zu 100% sicher das sie gewickelt sind und diese Art des “Bauches” bei gewickelten Zellen ganz normal ist:
(Bei 45:06 Kapitel “Zellenaufbau 2”)

Da ich das Pack nun neu aufbaue hab ich das Thema “Verpressen” wieder neu durchgekaut und muss sagen: Von Federn bzw. “gleichmäßigen 300kg” ist außer bei den Selbstbauern hier keine Rede. Diese Beschreibung + Abbildung aus dem EVE-Datenblatt hat ja auch eine fixe Verspannung mit 300kg als initial force = anfänglicher Druck.

Wie ich es nun aus den Stunden meiner Recherche verstanden habe:
Diese 300kg sollen die Gasbläschen welche sich noch in den ersten Zyklen bilden “rausquetschen” um eben keinen schon anfänglichen Verlust der Kapazität zu haben mit der die hohe Zyklenzahl logischerweise nicht erreicht wird bis man bei 70-80% Restkapazität ist welches sich als “Ende der Lebensdauer/Zyklen-Lebens” definiert.

Der Druck darf auch nicht zu hoch werden um den Separator nicht zu schädigen, lt. Experten halten diese aber schon einiges aus und EVE gibt in der Abbildung oben eine 1cm Stahlplatte mit 6x M6 Gewindestangen an - bei einer Zelle - sprich der Druck in dieser Zelle wird bei Vollladung steigen.
Mit 16 Zellen in Reihe addieren sich die einzelnen Ausdehnungen ja weshalb es bei 16 Zellen mit gleichem Aufbau ja eig. zu einen zu hohen Druck kommt - von daher machen Federn dann doch wieder irgendwie Sinn wobei es am Ende zu weit weniger Druck als bei diesem EVE-Aufbau führt.

Bei meinen gewickelten muss ich ihr “Wickel-Wachstum” auch noch berücksichtigen…zu guter Letzt gibt es dann jene die sagen das bei den niedrigen Hausspeicher-Zyklenzahlen und bei schonender SOC-Nutzung die Zyklenzahl massiv nach oben geht und am Ende hier sowieso die kalendarische Alterung greift, was jegliches Verpressen in diesem Anwendungsfall sinnlos macht.

Für mich bleiben nun 2 Möglichkeiten:
1)
Ich spanne sie mit den anfänglichen 300kg ein und Sorge für eine gewisse Elastizität des Aufbaus, jedoch mit definiertem Endanschlag damit im Fehlerfall die Zelle einen Gegendruck hat und die Berstscheibe oben sich öffnen kann.
Da bedingt aber meiner Meinung nach einen Aufbau mit teuren flexiblen Verbindern, würde hier eig. nur zu den richtig flexiblen mit Kupfergeflecht greifen.

Verwendung der günstigen starren Verbindern mit dem max. möglichen Abstand zwischen den Zellen sodass der Blähbauch seinen Platz hat ohne dabei Kräfte auf die Anschlüsse oben auszuwirken.
Auch hier fixer Endanschlag für die Berstscheibe und Maßnahme das kein Schmutz in die Zellzwischenräume gelangt der bei Druck dann evtl. die Isolierung beschädigen könnte.

Alles nicht so leicht…tendiere fast zu Option 2…

Auszug aus dem Datenblatt der Rept Battero 280Ah:

Wie bitte schafft man 300kg Druck mit eine Lücke von 0,5-1mm??
Evtl. meinen sie damit die von mir angesprochene Nachgiebigkeit?

Hast du mal das Suchwort “verspannen” benutzt?

Da gibt es viele Meinungen und auch Erläuterungen.

Wie geschrieben habe ich Stunden investiert um all diese Meinungen & Erläuterungen nochmal durchzukauen…

Ok, dann hier meine Stellungnahme.

Flexible Verbinder sind Pflicht.

Mach die nicht soviele Gedanken zum Pressen.

Ich hab Holzgehäuse, Presspanzwischenlage, Gewindestangen M 5 (!), 2 Stück für kleine 100 Ah Zellen, für größere kannst du 4 Stangen nehmen.

Anziehen nach Drehmomentschlüssel, was sehr klein ist wegen der kleinen Gewindesteigung bei M5.

Mach dir mehr Gedanken über wirklich guten Kontakt vom Verbinder zum Pol, einschliesslich Messen des Übergangswiderstands , mit Wiederholung der Messung nach einem Monat.

Meine Anleitung zum balancieren kennst du ?

Die erste Post darin reicht… für den Anfang.

Ja auf saubere Arbeit bei den Anschlüssen etc. lege ich Wert, bin eh vom Fach.

Das Thema Einspannen ist für mich mit diesem Video aber nun gegessen:

Das einzige was ich trotzdem machen werde ist wie oben beschrieben ein Endanschlag damit die Zelle sich im Fehlerfall nicht “unendlich” weit aufblähen kann und evtl. gar andere Zellen verschiebt und deren Anschlüsse in Mitleidenschaft zieht.

“ ….gasbubbles can interfere with the transport of charge…..”

Gottchen, ich weiss schon warum ich seine Videos nicht anschaue.

Komisch, dass meine aufgebläht gekauften und wieder zurück gedruckten Zellen sich immer wieder aufblähen, wenn ich den Druck wegnehme…

Ein kleiner Fehler der “Gasbläschen für ein paar Zyklen” - Theorie: wohin verschwinden denn die Bläschen vom Pressen ?

Legen die sich schlafen und geben auf ?

Trotzdem ist sein Video tatsächlich eine Ausnahme von meiner Regel, dass es max drei Minuten dauert bis ich den ersten Fehler finde.

Ich werde das mal beobachten, die losen Zellen von Andy (im Video bei 4:11) haben genau den gleichen “Mini-Bauch” wie meine verspressten, um das weg zu komprimieren ist richtig Kraft nötig und lt. dem Experten bei den Videos von Zerobrain ist dies auch unmöglich und nicht nötig.

Haben deine aufgebläht-gekauften diesen gleichen Bauch von ~2mm (im Video bei 4:11) oder mehr?

Meine hatten , als 100 Ah Zellen, bis zu 7 mm pro Seite.

Das war ist gute 5 Jahre her, da bekam man sowas als neuwertig.

Heute ist der Bauch - Hart - 1 bis 2 mm pro Seite.

Ich habs letztens schonmal gesagt: meine Zellen blähen beim zyklen wieder, wenn ich den Druck zu gering mache. Gehen bei genug Druck auch wieder zusammen, bis auf diese 1/2 mm. Heisst, dass Mass ist der “Festkörper”, darüber ist Innendruck durch Gas.

Das sind die Ausdehnungen der festen Komponente, der Anode, wie er schrieb.

Alles klar danke, scheint dann eher von den Zellen & ihrer inneren Struktur abhängig zu sein ob sie sich zusätzlich zur Ausdehnung des “Festkörpers” auch noch durch Gase seitlich ausdehen.
Evtl. war der Totraum oben zwischen den Anschlüssen zu gering für die Menge an Gas.

Haben die in den 5 Jahren Betrieb bei dir an Kapazität verloren?
Ich weiß es kommt natürlich darauf an wie sehr man sie stresst, wobei ich mal davon ausgehe das du das nicht getan hast.

Ich kann es nicht genau sagen, weil ich die Kapazität nie genau gemessen habe.

Aber ich habe häufiger die spannungen gesehen, wenns unter 3 V ging. Das war immer sehr (!) ähnlich. Es war z.b. lustigerweise so, dass eine zelle immer um 30 mV niedriger war als die anderen… aber sie hatte die größte Kapazität….:rofl:.

Das war gemütlicher Wohnmobilbetrieb mit wenig und flachen Zyklen und nur kurzen 0,5 C Belastungen für Fön und Toaster. Im Sommer mistens nahe Voll.

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Ich erinnere mich dunkel daran, in einer Wissenschaftlichen Publikation noch eine weitere Ursache für Gas gesehen zu haben.

Die chemische Umsetzung in Kathode und Anode beim Ent/Laden geht in mehreren Schritten, beim Entladen in drei, beim Laden in 4 Schritten. Einer der Schritte beim Laden ist gasförmig. Die weitere Umsetzung des Gases ist dann wieder fest. Und diese Umsetzung ist auch temperaturabhängig… wird bei niedriger Temperatur langsamer. Daher kommt imho das Temperaturproblem beim Laden.

(Sorry, falls Details falsch sind: aus meiner Erinnerung)

Ob aber das Blähungsthema damit zu tun hat: keine Ahnung.

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