Wie soll ich meine 140 Zellen zu 10 Packs á 14cells sortieren?

Fast ein halbes Jahr hats gedauert um alle 140 280Ah cells einzeln zu messen. Nun die Frage nach was soll ichs sortieren??


  • "discharged Ah" <-- der Klassiker. So machens die meisten
  • "charged Ah"
  • "combined Ah"
  • "anything else" ?

Ziel: Sie sollten im täglichen Betrieb nicht oben weg laufen.
Es werden 10 getrennte Packs gebaut mit je 14S.
Die werden dann zentral auf die gleiche Busbar geschaltet und laufen als Tagesspeicher in meiner Insel mit.

Habe immer den gleichen cycle gefahren mit dem EBC-A40L: 1) discharge to 2.5V mit 40A, 2) charge to 3.65V mit 40A und 5A cutoff, 3) wait 30min, 4) discharge to 2.5V mit 40A, 4) charge to 3.3V mit 40A und 10A cutoff

Mir ist eine Zelle besonders aufgefallen die nur 277Ah brachte, während alle anderen 283..291Ah hatten. Weiters ist mir aufgefallen der schlechte Wirkundsgrad dieser einen Zelle. Habe auch extra diese eine Zelle nochmal gemessen. Gleiches Resultat. Ich schliesse Messfehler aus. Habe dann alle Zellen nach dem Wirkungsgrad geplottet und schon unterschiede feststellen können. Im täglichen lade/entlade Zyklus ist ja auch entscheidend wieviel ich nachladen muss damit die Zellen balanced bleiben.

Drum könnte ein combined Maß (chargedAh+dischargedAh) besser sein als rein auf die Kapa zu schauen beim sortieren.
Bei den meisten Zellen ist das chargedAh-dischargedAh bei ca. 7.3Ah also konstant.
Leider sind ein paar Ausreisser dabei. Ich muss alle Zellen verschalten bzw. verwenden da ich keinen Ersatz oder so habe.


data.zip (76,3 KB)

Würde mich über Ideen/Gedanken von euch freuen !?

Dazu muss man nicht sortieren, sondern balancieren und im täglichen Betrieb die Balancierung erhalten.
Stichworte dazu:

  • Balancierung nicht unter 3,4 V und knapp unter max. Ladespannung
  • Differenz für Balancerstart nicht zu klein. Min 25 mV.
  • im bereich nahe der max Spannung kein hoher Strom durch ESS betrieb
  • ordentlicher mech. Aufbau mit ähnlichen Ubergangswiderständen an allen Kontaktstellen
  • usw usw usw

Guter Punkt.
Ja die cell Überwachung sollte die Ladung abschalten wenn eine weg lauft.
Der Rest biegt der Balancer gleich.
Ich werds nach "charged+discharged" sortieren und dann 10er-weise in packs aufteilen. Liefert ca. die gleiche Sortierung wie discharged selbst.

Hast Du bei einer Zelle mal mehrerer solcher Zyklen gemacht?
Wenn die Zellen pro Zyklus 7.3 Ah ihrer aktiven Lithium-Ionen verlieren würden, wären sie nach wenige Zyklen unbrauchbar.
Das kann also eigentlich nicht sein. Die Coulomb-Effizienz von gesunden LFP-Zellen liegt bei 99.99x%. Es kommt also praktisch jede mAh wieder raus, die reingeladen wurde.

ja bei der einen auffälligen Zelle hatte ich 2x den Zyklus gemacht.
Gleiches Ergebnis ca.: 292Ah rein, 277Ah raus.
Es muss immer mehr rein geladen werden als raus kommt.
99.99% halt ich für unrealistisch. 97.5% ist es laut meinen Messungen.

Ich würde
a) die 277Ah Zelle austauschen - wenn Du alles mal zusammengebaut hast ärgerst Du dich nur wenn die dauernd wegläuft, lieber gleich tauschen, bei der Summe an Zellen die Du da hast sollte Dir das preislich egal sein, bzw. der Händler das tauschen.
b) am Ende werden die alle gleich geladen (Volt, Ampere), da die an einer Busbar hängen, hier kommt es dann darauf an ob Du einen passiven Balancer (verbrennt nur Energie), oder aktiven Balancer (schiebt Energiemenge von der weglaufende Zelle in eine der guten) hast. Im Fall von passiv ist es egal wie Du sortierst, im Fall von aktiv würde ich mischen (gut mit schlecht), da dann der Balancer "arbeiten" kann, also von schlecht nach gut schieben. Wenn Du alle guten Zellen in einem Pack/Balancer hast und alle schlechten in einem anderen, dann wird ja nicht von einem Pack zum anderen Energie verschoben zum balancen, sondern nur innerhalb von einen Pack ist das möglich... schaut zwar am Anfang gut aus so jeweils 16 Zellen mit gleicher Spannung, aber irgendwie könnten dann die Packs driften - k.A. ob das schonmal jemandem passiert ist?

Redest du beim Unterschied von Ah oder Wh?

@carolus Ah. Wh sollten sehr ähnlich sein. Hab ich leider nicht notiert.

Es ist nicht der job des balancers, von schlecht nach gut zu verschieben, edenfalls nicht unterhalb Von voll. Deswegen lässt man ihn nur oberhalb von 3,4 V laufen.
Und wenn einer Zelle ernsthaft Kapazität fehlt, kann man notfalls ein oder zwei Rundzellen parallel schalten, wenn man unbedingt das letzte Prozent Gesamtkapazität rausquetschen will.

Da es in kommerziellen LFP Zellen keinen nennenwerten Stromfluß durch reversible Zersetzung des Elektrolytes ( Redox Reaktionen wie z.B in NiMh Zellen ) gibt, muss das aber so sein.
Jede mAh Ladung, die durch die Zelle bewegt wird, bedeutet, dass eine äquivalente Menge an Lithium-Ionen bewegt wird. Wenn Lithium-Ionen im nächsten Zyklus nicht mehr zur Verfügung stehen, sind sie in der Regal auf dem SEI ( Solid Electrolyte Interface ) gelandet. Eine Zelle, die auf 80% Restkapazität 5000 zyklen schafft, muss eine Coulomb-Effizienz von ~ ( 1 - ( 1.0 - 0.8 ) / 5000 ) * 100 % = 99.996 % haben.

Bei den ersten Zyklen kann die Coulomb-Effizienz geringer sein, wenn die Formierung der Zelle noch nicht völlig abgeschlossen ist und es noch zu besonders starkem SEI-Wachstum kommt. Das muss sich dann aber in den Folgezyklen ganz schnell normalisieren.

97.5 % ist plausibel für die energetische Effizienz/ den Wirkungsgrad.

Es sollte genau umgekehrt sein. Ah Stunden sehr ähnlich, Wh unterschiedlich. Siehe post von nimbus4.

Mir ist klar wann ein Balancer arbeitet, ich wollte nur darstellen, dass ich die Zellen unterschiedlich sortieren würde je nachdem ob da ein passiver oder aktiver Balancer dranhängt. Passiver Balancer = Sortierung egal, die Zelle die als erstes oben "abhaut" verheizt dank des Balancers Energie - Aktiver Balancer - Sortierung nicht egal, da (meiner Meinung nach) es hier von Vorteil sein kann die Zellen die zu erst oben abhauen mit solchen zu kombinieren, die besonders viel Kapazität haben - macht keinen Sinn von einer schlechten in eine andere schlechte Zelle zu verschieben, nur weil die alle in einem Pack sind.

Nach oben abhauen und viel Kapazität haben hat NICHTS miteinander zu tun.

Macht man ja auch nicht. man verschiebt aus einer Zelle, die schon voll ist , in eine die noch nicht voll ist.

Und der einzige signifikante grund, dass zellen weniger voll sind als andere, ist Selbstentladung. Und das hat er nicht gemessen.

HV oder LV wenns fertig ist?
Bei LV und Nachkauf-Verbot würde ich über 15s9p nachdenken und die 5 schlechtesten Zellen weglassen. Sortieren daß die Zellen pro pack ähnliche Kapa haben.
Bei HV 140s sortieren, daß jedes Pack die gleichen Wh liefert. 1 Zelle nachkaufen.

Aber wodurch ist jetzt oben vom Verfasser die Ungenauigkeit mit den 2,5% bzw ca 6 AH entstanden?

Oder mist hier das EBC-A40L falsch - bei anderen ja augenscheinlich nicht.

Hier: LF280K typisch z.B. charge: 281,71 AH discharge 281,28 AH (0,16%)

Diese AH-Coulomb-Wirkungsgrad Werte sind allerdings Hersteller und Zelltyp abhängig. Aber so schlechte habe ich noch nirgendwo gesehen.

@NIMBUS: da die 2 Messungen einige Stunden dauert, fehlen natürlich die Lithium Ionen von der Selbstentladung in dieser Zeit. (bei 2..3 % pro Monat ca 0.05% für die 7+7+1 Stunde) :grinning:
99,996 % gilt vielleicht für 0.5C.

Und zwar im wesentlichen von der Zyklenfestigkeit. Genau so werden im Labor Elektolyt-Additive auf ihre Effektivität verglichen: Man misst die Coulomb-Effizienz mit höchster Genauigkeit und weiß dann schon nach wenigen Zyklen was los ist.

Unter meinen 96 Zellen der 280 Ah Klasse hat die schlechteste eine Selbstentladung von ~ 3 mA, die meisten von < 1 mA. Also praktisch hier wohl vernachlässigbar.

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Danke für die Info der Coulomb-Effiziens.

3 mA sind 2,160 AH im Monat.
Aber egal unwichtig - ich wollte wissen woher die 2.5% 6AH zwischen Charge und Discharge oben kommen.

Ich auch. Meine Befürchtung ist irgendeine falsche Interpretation von Zahlen. Der Art : Ladewirkungsgrad bezieht dich nicht auf Ah, sondern auf Wh. Aber dann passen die Zahlen im bereich 280 nicht.

@Caspar: Austausch geht nicht. Da Zellen von China ein one-way Ticket sind. Man muss froh sein das es überhaupt ankommt bei 37$/cell.
Und ich hätte schon eher gleiche Zellen in Serie dann hat der Balancer wenig arbeit.
@tageloehner: LV 48V, 14 LFP system (42.5-47.5V). Ist eine Erweiterung vom Bestandsspeicher.

Hab jetzt Zelle 121 noch mal gemessen weil ich von der die Kurve nicht gespeichert hatte.
Gleiche Werte:
293.60Ah rein, 286.40Ah raus -> 97.5% Wirkungsgrad Coloumb?
982.56Wh rein, 927.52Wh raus -> 94.4% Wirkungsgrad Energie

Vielleicht ist das EBC40 Messgerät nicht ganz kalibiert oder die Werte passen.

Ich neige jetzt, nach der erneuten Messung mit gleichem Ergebnis, zu der Ansicht, dass das ein Zelldefekt ist.
Alleine deswegen, weil nur diese eine Zelle/Messung von der zu erwartenden +99,x % abweicht.