Onderwerp: Een alles etende regelaar voor accu's

@peper

Ik denk dat we in jouw specifieke geval , en met de laad methode die je gebruikt , lithium plating kunnen uitsluiten ?

li.mit.edu/A/Papers/21/Lin21KhosraviniaPECS.pdf

Ook jouw test / constaterings methode om evt lithium plating vast te stellen kom ik niet tegen in wetenschappelijke publicaties

Als het niet een memory effect is , omdat de cellen niet aan aantal keer (onvolledig) zijn geladen en ontladen kan het ook geen lithium plating zijn ? Daar zijn ook aan aantal laad cycles voor nodig

Ik denk dat in jouw geval nu , met een aantal defecte cellen , de hoofdoorzaak ‘slechte cel’ is , en wordt verergerd door met zeer lage laadstroom te laden waardoor de cel nooit boven een lage SoC komt

ReneK schreef : Dat is niet onmogelijk. Ik verwacht dat de hoofdoorzaak Lithium plating is door de cellen bij -20^oC (in de winter gedurende de nacht buiten de garage) te laden. Verder mag je in Saas Fee niet harder dan 15km/hr en is het voor de Wagenführer veel te leuk om Verstappen te spelen en 30km/hr te rijden. De motor is een 'ongecontroleerde lader als het karretje 'de bult' afgaat en de cellen zonder limiter serieel worden geladen. Overladen en de daarmee gepaarde Li plating is dan heel goed mogelijk. Een 'slechte cel' of een 'maandag morgen cel' is zeker een optie, maar die geldt dan ook voor een cel met memory effect!

Wat ik heel vreemd vind, dat het memory effect vaker optreedt (3 van de 4 nieuwe cellen) bij cellen met een koolstof laag op de kathode... Ook dit is een variabele die ik nooit heb meegeteld. Ik haat variabelen, ze gooien de boel in de war!
Groeten, Peper.

Maar jij hebt enkele cel laders die niet boven de 3.3v komen ?
Dan kun je dus niet overladen en treed er ook geen lithium plating op

Nee, mogelijk ontstaat er altijd wel Lithium plating. Het vormen van lithium plating is groter als de cel wordt overladen, dus bij een SOC van 100%. Dit wordt bereikt als de cel een spanning heeft van 3,45V. Een lader met een eind laadspanning van 3,45V Levert dan geen laadstroom meer. Lithium plating wordt veroorzaakt door ladingdragers op een accu elektrode te brengen van een geladen accu. In dit geval kan er geen lading meer bij (vol is vol) en worden Li-ionen uit de positieve plaat losgemaakt en bij de toevoer van elektronen uit de laadstroom slaan deze Lithium atomen neer als metallisch lithium op de platen van de cel.


Dit zijn onafhankelijke wetenschappijke publicaties , weinig te maken met de fabrikant
Lithium plating is inmiddels bekend en zo ook zijn er diverse mechanisme die lithium plating kunnen veroorzaken (oa hoge laadstromen en/of temperatuur gerelateerd , er zijn er ook onderzoeken die aantonen dat lithium plating altijd gebeurt bij hoge laadstromen

Dat zal best wel niet. Het is voor de fabrikanten van li-ion cellen niet opportuun om een nadeel van hun cellen weer te geven.

Wat is de impedantie van de cellen ? Geven de defecte cellen een hogere impedantie dan de andere cellen ? Dat zou een (niet ‘de’ ) indicatie kunnen zijn

Maar dit onderzoeken heeft niet alleen een mogelijke lithium plate constatering dmv impedantie maar laat ook zien dat er bij laden bij -10C met een kleine laadstroom (0.10C) geen lithium plating plaatsvind

mdpi-res.com/d_attachment/batt...f?version=1667368670

Vinden jullie het heel erg als ik de accu's en lader gewoon gebruik tijdens dit college?

Gepost met de officiële Zeilersforum-app

Gaat de discussie dáár over!?

Peper schreef :
Bij -40C is de capaciteit van lithium batterijen nog maar plm 20% van wat ze zijn bij kamertemperatuur maar het voltage is zeker niet 0v


mdpi-res.com/d_attachment/ener...f?version=1640229004

De motor is een 'ongecontroleerde lader als het karretje 'de bult' afgaat en de cellen zonder limiter serieel worden geladen. Overladen en de daarmee gepaarde Li plating is dan heel goed mogelijk.

Als je nu eens een gewone BMS monteert met een temp sensor , dan kan er niet geladen worden onder de 0Celsius , als je hem dan instelt op 3.3v per cel Max voltage dan blijf je ook binnen de door jouwzelf gesteld waardes

Een Daly BMS zou in jouw geval al prima voldoen ?
Temp sensor die laden onder het vriespunt niet toestaat
Instelbare cel voltages

Als je andere voltages nodig hebt (48-56v) zijn er ook voldoende mogelijkheden en kunnen ze Verstappen spelen bergaf zoveel als ze willen

@Rene K:
Fabrikant Winston/Thundersky gaf in 2007 via hun vestiging in Praag 4,2V op als laadspanning...
In de loop van de tijd daalde dat naar 4.0V naar 3,9V vervolgens naar 3,6V. Forumlid 3Noreen heeft vol gehouden dat 3,4V de spanning is bij 100% SOC. Dit is inmiddels wel doorgedrongen bij de fabrikanten van laders. Echter er zijn nog zat laders in omloop die zich niet tot deze eindlaadspanning beperken. Deze verandering in opvatting bij de leverancier van LFP cellen heeft bij mij de twijfel aan de waarde van bepalingen, uitlatingen over de werking van LFP cellen door een fabrikant gebracht.

Dan is er een temperatuurscoëfficient van 20% SOC (= ca 2V) bij -40^oC naar 100% SOC bij kamertemperatuur (Geen SI waarde, maar LFP cellen krijgen meestal 25^oC mee). Dit is dan een rechte lijn en dat zal wel niet conform de werkelijkheid zijn. Dat wil zeggen dat de celspanning over 65^oC varieert met 1,4V over dit traject.
Een daling met 1,4V op basis van temperatuurdaling is niet veel, maar niet niks! Het is in tegenspraak met de cijfers die Nachtvlinder presenteert. Nu rest nog de vraag daalt de SOC van een cel bij temperatuurdaling of daalt de spanning van de cel bij temperatuurdaling. Een daling van de SOC is onwaarschijnlijk (maar niet onmogelijk) omdat er geen ladingsdragers op de elektroden worden omgezet in celstroom. Een daling van de spanning is wel mogelijk omdat elektronen in de buitenste orbitalen bij een lagere temperatuur dichter bij de kern gaan lopen en de kernspin afneemt.
De spanning bij een koude cel kan laag zijn, maar het aantal ladingsdragers neemt nauwelijks af en daarmee blijft de SOC 100%. Ga je nu laden met een laadspanning boven de 2V, dan gaat er een laadstroom geforceerd worden en wordt een volle cel overladen. De laadstroom levert elektronen op die zich aan de Li-ionen binden (is misschien niet de goede uitdrukking) en zo vormt zich metallisch Lithium dat op de plaatelektrodes neerslaat. Dit is Lithium plating.
Doordat de snelheid van elektronen en de kern bij een lagere snelheid afneemt, zou daarmee het proces van Li-plating ook geringer kunnen zijn en misschien wel helemaal nul. Ik kan hier niet iets over zeggen.

Dat is precies wat Calidris bij zijn individuele celladers doet! Hij gebruikt een Clixon temperatuur sensor met een gruwelijke hysteresis, maar dat werkt wel.
Een gewoon BMS zou op een boot wel werken, maar op een elektrokarretje werkt het niet omdat de 'bergaf' laadstroom van de motor niet via het BMS loopt. Zou je die laadstroom met een keercel blokkeren, dan ontstaat er een onbelaste generator waarvan de afgegeven spanning hoog genoeg kan worden om de keercel te laten doorslaan. Een generator die stroom levert remt het karretje af zoals een sleepgenerator een zeilboot zou afremmen. De Wagenführer wordt dan ineens geconfronteerd met een karretje dat hij niet meer 'met het gaspedaal' kan controleren. Dit is gevaarlijk!
Ik heb overwogen het 123BMS in te zetten. Dat schakelt met een relais de laadstroom af indien één of meer cellen boven de eindlaadspanning komt. Bij een 'down hill' schakelt dit BMS de accu van de motor af, met als gevolg dat er niet meer wordt geremd op de motor. Echt, je schijt in je broek als je het karretje op een besneeuwde/be-ijsde helling zonder enige controle naar beneden voelt glijden. Het karretje moest in de berm tot stilstand worden gebracht. Gelukkig heb je dan de keuze of je het karretje tegen de berg of in het ravijn laat glijden. Het werd de berg en de schade viel mee.
Groeten, Peper

Peper schreef :
Kleine correctie. 3Noreen laadt tot 3,5Volt per cel. Dat is gebaseerd op metingen tijdens de eerste keren laden tot 3,9 volt. Wat volgens de leverancier bij in gebruik nemen van de cellen moet gebeuren. In het laad traject van 3,5 volt naar 3,9 volt gaat er maar bitter weinig energie, ampère X tijd, richting accu. Daaruit trek ik de conclusie dat de cel al vol is bij 3,5 volt tijdens het laden. Waarbij mijn laadstroom nooit hoger is dan 0,1C. Ga je naar een hogere laadstroom zul je andere waardes vinden.
Na het bereiken van de 3,5 volt/cel en neem je de lader geheel weg dan zakt de spanning naar 3,2-3,3 volt/cel. Dat is iets anders dan als je de laadspanning van 3,5 volt blijft aanbieden. Dan blijft uiteraard de spanning 3,5volt/cel.
Voor mijn gemoedsrust wil ik de spanning terug laten zakken tot die waarde van 3,2-3,3 volt/cel. Dus de float spanning van de laadregelaar(s) heb ik onder die waarde ingesteld.
Verder voor de fijnproever heb ik mijn balancers, die maximaal 1A kunnen, ingesteld op 3,35 volt/cel. Dus na het stoppen van het laden wordt er een klein stukje door gebalanceerd. En dus ook ontladen !
Voordeel de accu's blijven niet lang 100% SOC en er wordt iets extra gebalanceerd. Nadeel is dat het traject van laden tussen 3,35 volt/cel en 3,5 volt/cel duurt iets langer omdat er 1A verloren gaat. En 2-3% van de capaciteit van de accu mist.

@Peper


@Rene K:
Fabrikant Winston/Thundersky gaf in 2007 via hun vestiging in Praag 4,2V op als laadspanning...
In de loop van de tijd daalde dat naar 4.0V naar 3,9V vervolgens naar 3,6V. Forumlid 3Noreen heeft vol gehouden dat 3,4V de spanning is bij 100% SOC. Dit is inmiddels wel doorgedrongen bij de fabrikanten van laders. Echter er zijn nog zat laders in omloop die zich niet tot deze eindlaadspanning beperken. Deze verandering in opvatting bij de leverancier van LFP cellen heeft bij mij de twijfel aan de waarde van bepalingen, uitlatingen over de werking van LFP cellen door een fabrikant gebracht.

Voortschrijdend inzicht en wetenschappelijk onderzoek
100 jaar geleden waren tomaten giftig en nu weten we beter

Zonder te weten bij hoeveel laadstroom , 1C ? 2C ? 3C ? , is de 16 jaar oude winston spec nietszeggend

De 3.65v als huidig maximaal eind voltage , bij een 1C laadstroom , is inmiddels goed onderzocht en is door iedere fabrikant als spec aangegeven . Bij een andere , veelal lagere, laadstroom zul je een ander ‘eind voltage’ moeten aanhouden waarbij 3.5-3.55v met een 0.1C laadstroom als veelgebruikt ‘eind voltage’ wordt ingesteld

Als je kijkt naar de hiervoor geplaatste plaatjes van andere gebruikers (oa Calidris) zul je zien dat een voltage van 3-3.3v een SoC weergeeft tussen de 50 en 75% ?
Ik weet niet of dat een ‘rust spanning’ is of een spanning tijdens het laden maar als ik laad met 100-150A (0.1-0.15C) en mijn cel spanning is 3.3v is mijn SoC ergens tussen de 10 en 30% , bij lange na niet vol. Als ik laad met 250-280A is de cel spanning nog veel hoger (3.45-3.5v) bij een 10-30% SoC

Ik wil daarmee zeggen dat voltage op zich een nietszeggend getal is

Als jij laad met een enkele cel lader tot 3.3v met een 10A laadstroom kun je best de levensduur verkorten en cellen sneller een memory effect geven waardoor het lijkt dat de capaciteit verminderd , jij geeft dan ‘lithium plating’ als oorzaak , ik denk dat dat een onjuiste conclusie is gezien de diverse wetenschappelijke publicaties

65oC varieert met 1,4V over dit traject.

Waar haal jij dit voltage vandaan ? Ik zie dat nergens ?

En het is ook niet van belang omdat de door jezelf neergezette stelling ‘bij -40c is de cel spanning altijd 0v’ niet waar is , als de spanning 0v zou zijn zou er geen capaciteits test uitgevoerd kunnen worden bij -40c , en aangezien een capaciteits test uitgevoerd wordt tot een eindspanning van 2.5-2.8v kunnen we concluderen dat de begin spanning dus hoger ligt dan 2.5-2.8v

Ik zal na Monaco de rest beantwoorden

Een gewoon BMS zou op een boot wel werken, maar op een elektrokarretje werkt het niet omdat de 'bergaf' laadstroom van de motor niet via het BMS loopt

Waarom zou de laadstroom bergaf niet door de BMS gaan ? Een BMS (ook de Daly) staat geen laadstroom toe onder de 0 Celsius maar er kan nog steeds energie uit de batterij gehaald worden , dus het karretje werkt nog steeds totdat de akku onder het ingestelde voltage komt , dan is de akku ‘leeg’ en sluit de BMS de ontlaad kant ook af

Ps ik zou je willen aanraden om eens naar de relais van de 123 te kijken en dan beslissen of je deze wilt gebruiken , maar ik vind het al heel wat dat je überhaupt een BMS overweegt , kun je meteen de enkele cel laders laten vervallen

Ik heb een 123BMS. Zou ik nooit meer aanschaffen. Duur in verhouding tot de kosten van de cellen en veel software bugs. Als je contact met ze opneemt over de fouten in de software zeggen ze doodleuk dat ze dat in de nieuwe versie gaan oplossen en raden ze je aan die nieuwe versie aan te schaffen. Kortom eenmaal aangeschaft nul komma nul support/garantie op de spullen.

Er is rond deze nieuwe generatie accu's veel prullaria te koop.

@Peper ,

Dan is er een temperatuurscoëfficient van 20% SOC (= ca 2V) bij -40oC naar 100% SOC bij kamertemperatuur (Geen SI waarde, maar LFP cellen krijgen meestal 25oC mee). Dit is dan een rechte lijn en dat zal wel niet conform de werkelijkheid zijn. Dat wil zeggen dat de celspanning over 65oC varieert met 1,4V over dit traject.
Een daling met 1,4V op basis van temperatuurdaling is niet veel, maar niet niks! Het is in tegenspraak met de cijfers die Nachtvlinder presenteert. Nu rest nog de vraag daalt de SOC van een cel bij temperatuurdaling of daalt de spanning van de cel bij temperatuurdaling. Een daling van de SOC is onwaarschijnlijk


Zoals je gelezen hebt is dit de capaciteits test zoals uitgevoerd
Nergens word er over een begin voltage gesproken behalve als manier van laden
Nergens wordt ook opgemerkt dat er een voltage verschil zou zijn tussen 25 Celsius en -40 Celsius bij 100% SoC

Maar zonder een hogere spanning dan de 2V eindspanning kun je geen capaciteits test doen


The charging system is constant voltage and constant current charging under the condition of 25 ◦C. In more detail, constant current charge is carried out at a standard charging current of 0.2C (2A) to 3.65 V, then converted to 3.65 V constant voltage charging, until the charging current is less than less than 200 mA and then stop. The discharging system is to stand under the set temperature gradient and hold for 3 h to eliminate battery polarization and ensure stable temperature of incubator as well as battery thermal balance, and then discharge at a constant current of 1C (10A) to a cut-off voltage of 2 V to calculate the battery capacity. In order to ensure the comparability of the measured data under different temperature gradients, this experiment uses 25 ◦C as the criterion point of the temperature experiment, and then conducts the test in the order of low temperature and high temperature. The low temperature performance test ranges from 25 ◦C to −40 ◦C, with a total of five temperature gradients, namely 25 ◦C, 0 ◦C, −10 ◦C, −20 ◦C and −40 ◦C. The high-temperature performance test ranges from 25 ◦C to 60 ◦C, with a total of three temperature gradients, namely 40 ◦C, 55 ◦C and 60 ◦C.

En dat er 1.4v verschil zit tussen begin en eind van de test klopt natuurlijk
Maar dit heeft niets met temperatuur te maken

Laden tot 3.65v met tail current van 200 mA , dan 3 uur rust
Dan zal de rust spanning van de cel zo rond de 3.5-3.55v liggen met 100% SoC

Dan wordt de cel gekoeld tot -40 Celsius en ontladen tot 2V / 0% SoC

Dit is inderdaad een verschil van 1.5-1.55v , maar niet veroorzaakt door temperatuur maar door ontladen van de cel

Artikel over Li-stripping:




Als Li-plating de enige oorzaak is voor 'slijtage'...
Ik heb het geprobeerd. Ik krijg het niet werkend.
Bijzonder is dat ze de Li plating opwekken door een cel gepulseerd naar 3,65V brengen. Als je dus met 3,65V gaat laden, 'bindt je de kat op het spek'
Groeten, Peper.

Dit gaat over Li-Ion. Zijn die resultaten te extrapoleren naar LiFePO4, een andere chemie?

Peper schreef :
‘Bind je de kat op het spek’ ?
Met hoeveel stroom laad jij , en hoe groot is je akku ?
Ben jij pulserend aan het laden met hogere laadstromen bij -5 Celsius en laad je daarna de cel uren rusten ?

Als ik dit zo lees zijn er ook bij dit onderzoek ren aantal voorwaarden waar aan voldaan moet worden om lithium plating te veroorzaken

1) low temperatures
2) high charging rate
3) pulse charging

Daarna wordt er zichtbaar gemaakt dat lithium plating pas ontstaat vanaf 1/3C of hoger bij een lage temperatuur en pulse charging , bij een laadstroom van 1/6C is er geen lithium plating geconstateerd

In het Nederlands betekend dit dat je een 200Ah cel/akku pulserend moet laden met minimaal 66A bij -5 Celsius tot 100% SoC (3.65v per cel) om lithium plating te veroorzaken

Ook hier hangt alles weer af van de laadstroom , niet van het voltage

Als jij zegt dat je het ‘niet werkend krijgt’ bedoel je dan dat je het lithium strippen niet werkend krijgt op deze beschreven manier ?

Misschien is dat een goede indicatie dat er geen lithium plating is op de cellen die je probeert te ‘lithium strippen’ ?

Nachtvlinder schreef :
Daar lijkt het wel op al uit de onderzoeken waar verschillende soorten li-ion getest worden , al zijn er onderling wel kleine verschillen

ReneK schreef :
wet van Ohm Hoe ga je meer stroom krijgen zonder dat de spanning stijgt ?

Bij lithium plating is het van belang welke kristal structuur er ontstaat. Niet of er lithium plating plaatsvind. Die vind eigenlijk bij IJzer-fosfaat altijd plaats.

3Noreen schreef :
Het voltage stijgt natuurlijk als de stroom groter wordt
Maar hier lijkt de 3.65v de ‘schuld’ te krijgen maar ik probeer te zeggen dat het eind voltage (tussen de 3.5 en 3.65v) afhankelijk is van de laadstroom

Als je volgens de specs laad (met 1C) kun je straffeloos tot 3.65v laden , als je met 0.1C laad (of 1/10C) kun je beter tot 3.5v laden

Onder de 3.4-3.45v als eindspanning met lage laadstroom krijg je de cellen niet tot 100% geladen, met hoge laadstroom laad je zelfs nog veel minder als je stopt op 3.45v

ReneK schreef :
Ik ben met je eens dat de eindspanning afhankelijk is van de gewenste laad snelheid.
Echter met onze bootjes praktijk lijkt me 1C niet erg voor de hand liggen. Mijn 300Ah 4 cel's accu geld hier als zeer bescheiden. Om die met 1C te laden heb je al een lader met een netto vermogen van 4,3 kW nodig. Dat ga je al niet redden uit een 16A@230V stopcontact.

Maar zelfs bij zeer grote batterijen om het netwerk te balanceren gaat men niet verder dan 0,5C bij IJzer-fosfaat vanwege te grote slijtage van de batterijen. Inderdaad lithium plating in een grove loshangende structuur.

Dit zijn 2 verschillende laadstromen , 1x 70-77A , 1x 140-150A

Plaatjes genomen binnen een paar seconden
Een 1120Ah akku dus laadstroom 0.05C en 0.12C

Als ik stop met laden bij 3.3v is mijn SoC misschien 20-25% ?
Met 0.12C laden (140A) zit de cel al meteen boven de 3.5v bij gelijke SoC

Maar ik dwaal af van het ‘probleem’ dat Peper zegt te hebben

ReneK schreef :
Ik was het al met je eens dat de eindspanning afhankelijk is van de gewenste laadsnelheid. Maar dit is ver van 1C verwijderd. Ik laad zelf op walstroom met 0,2C. Maar ga dan niet verder dan 80% SOC. Gewoon omdat ik graag heb dat mijn accu lang mee gaat. Met een hoge stroom naar 100% jakkeren lijkt me niet een goed plan.

@ReneK:
Het artikel beschrijft een model en zou voor alle soorten Li-ion cellen toepasbaar moeten zijn.
100% SOC punt is het punt waarbij laden met een stroombron de aangelegde spanning sneller stijgt dan in het traject van 3.2V naar 3.4V. Dit traject kenmerkt zich door een zeer gelijkmatige stijging van de celspanning. Bij 3.45V buigt de curve omhoog. Mogelijke meetfout: de SOC zou in Coulomb uitgedrukt moeten worden, maar wordt in de celspanning uitgedrukt omdat de cel voor de bepaling van het aantal Coulomb weer ontladen moet worden.
Jij legt het 100% SOC punt bij een hogere celspanning dan 3.45V. Als je de celtemperatuur IN DE CEL meet, zou je kunnen zien dat die sneller toeneemt als je laadstroom blijft toevoeren. Dit komt omdat de laad energie (I x U x t) geen lading (I x t) in een volle cel kan opslaan. Dan is dat punt het 100% SOC punt van de cel. Het begin van toename van de celtemperatuur van LiFePO₄ cellen vindt plaats bij 3.45V. De toename van de temperatuur geeft wel een toename van de celspanning (open klem spanning) zodat bij representatie van de SOC door de spanning het lijkt alsof de cel nog steeds lading opneemt. Daar is de invloed van de (interne) celtemteratuur bij meting van de open klem spanning.
Het gaat hierbij puur om de spanning en niet om de stroom, zoals 3Noreen ook opmerkt.
Ga je pulsend laden dan wordt de cel minder snel warm als de piekspanning tijdens de puls boven de 3,45V komt. Het verweer van de cel tegen de hoge laadspanning door de temperatuur en daarmee de celspanning te verhogen vindt niet meer plaats. Hierdoor komen de Lithium ionen in de oversteek naar de anode in de gelegenheid een ion in te vangen en omgezet te worden naar metallisch lithium om zo 'dood' Lithium te worden (aldus het artikel). Blijf je doorgaan met laden met een spanning boven de 3,45V dan blijft de temperatuur toenemen en ben je op weg naar 'de melt down' van je cel. LiFePO₄ cellen vliegen dan niet in de brand omdat het elektrolyt een gehalogeniseerd ether bevat. Li-polymer cellen doen dat wel en LiCoMn cellen doen dat ook. Zij vormen de hoofdmoot van accu branden bij Li-ion cellen.
Mijn laders die elke cel apart laden regel ik af op 3.4V. Dan krijg ik de cel nooit op 3.45V of hoger en ook niet op 100% SOC en ontstaat er geen Li-plating. Indien je de 3.6V celspanning als 100% SOC aanneemt is 3.4V minder dan 60% SOC. Voor mij is dat 120% SOC en dat is dan overladen.
Is de cel nog niet boven de 90% SOC, dan kun je wel met hogere celspanningen laden omdat de anode nog steeds Lithium ionen opneemt en er geen 'dood lithium' ontstaat. Ga je 'snelladen' met een hele hoge stroomsterkte, dan is het mogelijk dat het Lithium ion 'onderweg van kathode naar anode' een elektron 'invangt' in plaats van te koppelen met het Ferrofosfaat ion...
Een Li-ion cel gaat kapot aan de ambitie van de 'Lader'.
Groeten, Peper.