@nimbus4 Zur Ri Messung hätte ich noch eine Frage. Keine Ahnung wie mein Lader misst, außerdem ist in diesem Fall keine 4 Leiter Messung möglich. Die Werte sind hier jedenfalls viel zu hoch. Das kann nicht nur die Leitung sein.
Um einigermaßen glaubwürdig zu kontrollieren wäre es doch besser über Funktionsgenerator 1 khz und Vorwiderstand einen Strom aufzuschlagen, z. B. 100mA eff kann er vielleicht noch, dann sollte direkt am Akku für 20 mOhm 2 mV eff erscheinen.
Ist die Methode geeignet und reicht der Strom oder sollte ich wegen Chemie über eine extra Verstärkung auf einen höheren Wert gehen?
Ich verspreche mir von der Beobachtung des Ri zum Ladezustand eine schnelle und bessere Kontrolle ob sich was verändert.
Zusätzlich kann ich dabei auch auf leichtes laden oder entladen mittels DC offset gehen.
@nimbus4 Die Ri Messung klappt und eine Neue Zelle, Lieferzustand 2,5V hat so etwa 18 mOhm, also ok. (5,5 mVss bei 100mA eff.)
Die zwei verwendeten, auf 1,8V entladenen Zellen haben demnach 25 und 28 mOhm. Sollte durch die Entladung eher nicht ansteigen, also ev. doch Kapazitätsverlust?
Danke für den Link zu den LiIons.
Gemessen wurde mit Oszilloskop da die Multimeter doch zu sehr ohne Abschirmung rum zickten.
Mit Kondensator (5uF) und nur internem 50 Ohm Widerstand gingen 130 mA ohne Verformung maximal.
Bei 1 mOhm Zellen wäre ich mit dem Messaufbau allerdings aufgeschmissen.
Nö ich will damit nicht die Ladung sondern die eventuelle Veränderung des Ri über die Zeit festhalten.
Als Ladegerät verwende ich einen Modellbaulader, iCharger 308. Geht auf Umwegen über 2 NiZn Zellen für eine Na-Ion, daher klappt der extra (Balancer) Messanschluss nur mit handauflegen.
Super, dass die Praxis hier so gut zur Theorie paßt.
Soweit ich das verstehe, sollte man bei 1 kHz Veränderungen am SEI ( also auch so etwas wie Li/Na-Plating ) noch sehen. Die 25 bzw. 28 mOhm würde ich also als verdächtig betrachten.
Mit einem DSO mit großem Speicher könnte man probieren ein so großes Zeitfenster wie möglich aufzunehmen und dann mit einer FFT das Signal bei 1 kHz aus dem Rauschen "rauszuziehen".
Wenn man dabei FG und DSO noch synchronisiert, sollte man da noch ordentlich Luft bis in den µOhm Bereich haben.
So baut man sich dann praktisch einen "Matched Filter"
Wollte mir noch andere Zellen, Hersteller, aus dem Wunderland beschaffen. Lieferzeit Anfang Juli. Ups. Da hatte mit dem Hakadi Shop aus Polen Lager ja richtig Glück mit zwei Wochen.
Nebenbei aus der Natrium Forschung, Korea aufgeschnappt.
247 W kg 30Kw/kg
Ladezeit 26 Sek
Problem dabei. Ein Stecker oder gar handhabbares Lade Kabel ist wohl kaum möglich.
Habe jetzt mal eine 10Ah 5C Zelle von Hakadi sanft getestet.
Scheint den Daten gut zu entsprechen.
Ladung / Entladung 0,5C Abschaltung 0,05
Anfangskapazität etwa 11 Ah bei 3,90V bis 1,5V Entladung, ich entlade normal nur bis 1,8V. Strom in / out ok abgesehen von geringen Mess Schwankungen +-.
Lt. Daten ist auch hier eine Ladespannung von 4,0 (4,1 V) vorgesehen, ich bleibe erst mal bei 3,90 V da die Kapazität ja gut erfüllt wird.
Nach teilig ist bei dieser Zelle daß man sie nicht unter Null Grad laden darf.
Habe den Verdacht daß die beiden 3500er Zellen tatsächlich einen Schaden haben. Muß mal neue einsetzen
Jedenfalls bekommt man die Hakadi Zellen in etwa 2 Wochen.
Die 12 HiNa 10Ah gibts erst im Sommer, hoffentlich.
Bleibt bei aktuellen Preisen halt eine Spielerei, dafür gibt es LTO
Für 5V USV applications sind die zu brauchen, 2x Na-Ion in serie und man kann einen switch/router der mit 5V spannung versorgt ist ausfallsicher machen für paar Minuten mit den Hakadis.
Also mit HAKADI Aufdruck, dann wären es die gleichen die ich auch habe.
Ist beim laden auf 4,1 V gegen Ende keine auffällige Erwärmung und ständigem Stromfluss aufgefallen wie bei mir? Ich habe zuletzt nur mehr mit 3,9 V geladen. Habe jedoch bisher nur 2 von 12 getestet.
Bei schonender Entladung im mA Bereich gegen Ende und 1,5 V kam ich gerade auf 3,1Ah, also wesentlich unter dem Nennwert. Da verhält sich die 10 Ah Type viel besser mit 11Ah.
Für einfache Pufferung sind die Zellen mit dem weiten Spannungsbereich recht praktisch da man sie einfach an fast jede Spannung hängen kann. Ich habe erst mal nur vor die einfach als 4S an 12 V mitlaufen zu lassen auch wenn sie dabei kaum genutzt werden.
@hopfen
Ja hab den charge cutoff auf 0.5A raufsetzen müssen sonst wäre das laden nicht fertig geworden bei 4.1V schluss spannung.
Habe anfangs 0.3A cutoff eingestellt oder so (0.1C).
Naja vielleicht leicht warm, hab aber nicht extra darauf geachtet.
Beim 3C entladen werdens auch leicht warm, aber nicht so schlimm.
Zu sogenannten Na - plating hätte ich noch eine Frage falls es dieser Effekt ist.
Wenn ich z. B. 10 Ah hinein schicke, also wesentlich mehr als die 3 Ah an Nenn Kapazität , wäre die Zelle dann definitiv verloren oder wäre sie nur deutlich geschwächt?
Was das Thema "Ladungsverlust" bei Li-Ionen Akkus betrifft, habe ich in den letzten Wochen etwas weiter recherchiert. ( Ich gehe davon aus, dass das bei Na-Ionen sehr ähnlich ist )
Es gibt mindestens folgende Phänomene durch die Ladung "verloren" geht:
a) Selbstentladung:
Ladung geht nur für den aktuellen Entladezyklus verloren. Die Ionen stehen beim nächsten Ladezyklus wieder zur Verfügung.
b) Elektrolytzersetzung:
Elektronen von der Anode werden an das Elektrolyt abgegeben. Dadurch zersetzt sich das Elektrolyt.
Dies passiert bei den für LFP typischen Elektrolytzusammensetzungen vorwiegend bei > 4.3 V, also beim dramatischen Überladen.
Es enstehen Gase, der Zelldruck steigt an.
Ionen gehen aber nicht verloren, so dass die Zelle solange noch genug Elektrolyt vorhanden ist und nicht mechanisch geschädigt wurde praktisch volle Kapazität haben kann.
c) Redox-Shuttle:
Um Zellen überladungsresistent zu machen, können dem Elektrolyt Zusätze beigemischt werden, die eine Redox-Shuttle Reaktion erlauben. Damit können beim Überladen dann Elektronen an das Elektrolyt abgegeben und zur Kathode transportiert werden, ohne dass es zu einer dramatischen irreversiblen Zersetzung des Elektrolytes kommt.
Ionen gehen aber nicht verloren.
Das ist also eine Art eingebauter chemischer Balancer. Ob so etwas kommerziell bei Li-Ionen eingesetzt wird, weiß ich aber nicht.
Ganz klassisch findet man so etwas z.B. bei NiMh Zellen, die Dauerladeströme bis in den Bereich 1/10 C über solche Redox Shuttle Reaktionen vertragen können.
d) SEI/Plating:
Bei jedem Ladezyklus wird das Solid Elektolyte Interface (SEI) mechanisch geschädigt (z.B. dadurch dass die Graphit-Anode anschwillt )
Die Schäden des aktuellen Ladezyklus werden beim nächsten Ladezyklus durch den Einbau weiterer Li-Ionen ( in Kombination mit Zersetzungsprodukten des Elektrolytes ) in das SEI "repariert"
Dies ist der Hauptmechanismus durch den Li-Ionen verloren gehen -> Kapazitätsverlust.
Die langsame Verdickung des SEI verschlechtert außerdem die Zelleigenschaften.
Nach meinen Verständnis verwendet man den Ausdruck "Li-Plating" bei einer stark forcierten Li-Abscheidung auf dem SEI. Dies tritt z.B. auf, wenn man so schnell läd, dass die Graphit-Anode die Li-Ionen nicht schnell genug aufnehmen kann und sich dadurch Ionen auf dem SEI stauen und "unkontroliert" dort zu einer metallischen Schicht abscheiden. Es besteht dann auch die erhöhte Gefahr von Dendriten-Bildung.
Wenn man es schafft in eine 3 Ah Zelle 10 Ah zu drücken, kommen meines Erachtens b), c) und d) in Frage.
Wirklich gut ist nichts für die Zelle.
c) wäre noch relativ harmlos, ist aber wohl nur bei relativ kleinen Ladeströmen ( < 1 /10 C ) überhaupt denkbar.
Wenn d) dominiert wäre die Zelle in jedem Fall durch. Allerdings denke ich nicht, dass genug Ionen vorhanden sind, um damit alleine auf 300% zu überladen.
Wieviel Prozent Überladen eine Zelle typischerweise durch Elektrolytzersetzung aufnehmen kann, bevor die Überdruckschutzmechanismen greifen, weiß ich im Moment nicht.
Das würde meinen Anfangsverdacht pkt c als chemischer Balancer bei den 3500er Zellen ja etwa bestätigen.
Bei Erreichen von etwa 4,0 V, Ladeschluss 4,10V, und noch ausreichend Strom gegen Ende, war etwa noch 2/10C, erwärmt sich die Zelle, die Spannung sinkt dadurch leicht, Strom steigt etwas weiter an und Kapazität geht dabei für diesen Fall entsprechend verloren. Vielleicht entsprechend der durch Temperatur reduzierten Ladespannung.
Bei der 10 Ah Zelle fällt mir bisher ein deutliches ansteigen des Ri gegen Ladeende auf, bin aber bisher nicht über 3,90 V gegangen und sie verhält sich bis dahin auch artig. Die möchte ich nicht unbedingt zerstören da sie wohl anfangs gut zu den HiNa Zellen passt. Diese kommen vermutlich erst im Juli mit unglücklicher Stückzahl (12). Weiß schon, soll man nicht mischen.
Pkt d wäre dann der typische Fall für notwendiges langsames laden ab Null bis etwa 15 Grad bei LFP und trifft wohl auch ähnlich auf NaIon zu. Nur ist bei NaIon tw. laden bei tiefen Temperaturen auch noch möglich.
Pkt b ist demnach wohl der kritische Punkt bei LFP. Feuer am Dach. NaIon soll da ja angeblich sicherere Materialien verwenden was auch für diese Technologie im Haus spräche.
Ich werde mir wohl noch kleine NaIon 1300er Zellen beschaffen müssen und ein paar Extrem Versuche bis zur Zerstörung damit machen
Ja. Inspiriert durch Deine Beobachtungen und die Überladeresistenz von NiMh habe ich erst zu dem Thema recherchiert.
Dass man bei geringeren Temperaturen tendenziell bei Na/Li-Ionen langsamer Laden muss, wird auch mit d) zusammenhängen.
Das untere Temperaturlimit muss aber durch die Kathode bestimmt werden, weil NMC, LFP und Na-Ion alle eine Graphit-Anode und ähnliche Elektrolyte verwenden.
b) ist ein Pfad zum Fiasko, aber nicht der einzige. Wenn man es schafft über d) Dendriten zu bilden, die dann einen internen Zellkurzschluss verursachen, ist das nicht weniger gefährlich.
Dass Na-Ionen im Vergleich zu LFP in einer anderen Sicherheitskategorie spielt, sehe ich nicht wirklich.
Nach meinem Kenntnistand sind die Elektrolyte praktisch identisch. Bei der Zersetzung kann also genauso Wasserstoff entstehen und brennbar ist das Elektrolyt sowieso.
Die geringere Energiedichte von Na-Ion ist natürlich hier ein Vorteil.
Vermutlich liegt die Temperatur für einen Thermal Runaway etwas höher.
Möglicherweise ist die Wahrscheinlichkeit von Dendritenbildung geringer.
Ein wirklicher "game changer" in punkto Sicherheit sind wohl erst Feststoffbatterien
Es macht auch einen gewaltigen Unterschied, ob man eine 50g Zelle misshandelt oder einen 5 kg Klotz. Die Menge an Energie, die in einen lokalen Defekt umgesetzt werden kann, ist ~ 100 mal größer.
Ich fürchte also, dass man sich mit Tests an kleinen Zellen in falscher Sicherheit wiegen könnte.
Naja ob 50g oder 500 g es geht um die Wirkung, die sollte im kleinen ähnlich erscheinen. Schlagkraft macht die Menge.
Vielleicht ist es doch nur Elektronik und kein chemischer Zellschutz. Tiefentladeschutz Abschaltung ist mir allerdings nicht aufgefallen. Bin zumindest unter 1 V runter gegangen. HiNa Zellen wurden auch glaube 300x gegen Null im Test entladen, glaube schadlos.
Habe ich gerade beim anderen Chinesen Hakadi shop auf ali bezüglich der erwähnten 3500 mAh Zellen gelesen.
Integrierte Sicherheitsschaltung schützt die Batterie vor Überladung, Tiefent ladung, Kurzschluss und Überhitzung, um die vollständige Sicherheit der Batterie zu gewährleisten. Damit wäre bei diesen Zellen ein Balancer verbaut.
Vorausgesetzt die Chemie ist wirklich identisch, kann man natürlich grundsätzliche Zusammenhänge, also z.B. schadet Tiefentladen der Zelle oder wie reagiert die Zelle auf Überladen auch an einer kleinen Zelle untersuchen und daraus auf das Verhalten größere Zellen schließen.
Eine wirkliche Risikobewertung für ein großes ESS, läßt das meines Erachtens aber nicht zu, weil wir hier nicht von einem "linearen System" ausgehen können.
Das fängt schon damit an, dass sich das Verhältnis von Volumen zu Oberfläche mit größeren Zellen start verändert.
Weiterhin sind die Verhältnisse in einem kleinen Stahlzylinder andere als in einer großen prismatischen Zelle.
Ein lokaler Defekt in einer 5 kg Zelle läßt sich grob modellieren, als ein lokaler Defekt in einer 50 g Zelle, um die herum 99 andere Zelle mit dichtest möglicher Packung positioniert werden und die alle elektrisch parallel zur Defekten angeschlossen sind.
Dass das eine andere Situation als eine isolierte defekte 50 g Zelle ist, sollte offensichtlich sein.
Bei der einzelnen defekten Zelle mag es nur eine starke Erwärmung und vielelicht etwas venting geben. Wenn aber noch 99 Zellen parallel geschlossen sind, könnte es ausreichen, um in einen thermal runaway mit Entzündung des ausgestoßenene Elektrolytes zu kommen.
@nimbus4 schon klar. Die 99 eng verbauten verhalten sich anders als eine kleine.
Daher ist mir der Versuch mit einer kleinen die mir um die Ohren fliegt lieber als mit 99 oder einer großen.
Den Knall und Sauerei einer misshandelten A123 Batterie habe ich hinter mir
Ich sehe dabei ob sie sich irgendwo übermäßig erwärmt. Z. B. wie hoch kann in dem Fall der Balancer Strom erträglich gehen. Grob 0,5 A (2W), dabei erhitzt sie aber auch alleine schon ordentlich wenn das ständig läuft. Darüber habe ich bisher nix gefunden.
Natrium-Ionen-Akkus kann man als Zellen in China bestellen.
Ich habe gleich ein paar bestellt und einen 48V (15 Zellen a 3,95V = 59,25 V) mit 210AH Akku gebaut, der mein Solarboot mit einem 6KW Außenborder betreibt.
Das Boot ist den ganzen Sommer mit dem Akku gelaufen und hat super funktioniert.
Da einige meiner Bekannten den dann auch haben wollten, habe ich beschlossen das Projekt Natrion-Ionen-Akkus professionell aufzuziehen.
Hier könnt Ihr nun alles über diese Akkus erfahren: <Spam gelöscht>
