Onderwerp: Een alles etende regelaar voor accu's

@ReneK:
Het artikel beschrijft een model en zou voor alle soorten Li-ion cellen toepasbaar moeten zijn.

Hier ben ik het mee eens , het model in het door jouw geplaatste artikel is van toepassing op li-ion , waaronder ook lifepo4

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.

Heb je daar een bron voor ? Alle specs en laad modellen die ik ken geven aan dat de cel vol is als :

1. laadstroom 1C
2. Laden met CC tot 3.65v
3. Laden met CV tot opgenomen stroom <x% van de totale capaciteit van de akku , de zgn ‘tail current’

Bij een lagere laadstroom ligt de switch tussen 3.5-3.55v afhankelijk van de laadstroom

Als jij stopt met laden bij 3.41v ‘omdat de spanning sneller omhoog gaat’ (en hoe meten we dit ?) is de set nog niet vol

Als ik ‘s morgens laad meteen beetje bewolking en de zonnepanelen leveren 50-60A bij een 50-60% SoC is het voltage 3.35v , als de wolk verdwijnt en er wordt door de zon met 100-140A geladen , of ik start de motoren , gaat het voltage ‘snel’ en buigt de curve stijl omhoog naar 3.41 , 3.42 , 3.43v terwijl mijn SoC nog steeds 50-60% is , dit is niet ‘vol’


Jij legt het 100% SOC punt bij een hogere celspanning dan 3.45V.

Ik doe dat niet ? Dat doen alle producenten en wetenschappelijke onderzoekers , die maken de specs en onderzoeken waar ik steeds op terug grijp .

Voor zover ik weet ben jij een van de weinige (de enige ?) die er een eigen zienswijze op na houd , er een eigen laad regime op na houd en ook met wat ‘onverklaarbare’ cel uitval zit


Als je de celtemperatuur IN DE CEL meet, zou je kunnen zien dat die sneller toeneemt als je laadstroom blijft toevoeren.

Heb jij een bron waarin uitgelegd of gemeten wordt bij welke temperatuur je tot welk voltage kunt laden ?
Volgens de specs en wetenschappelijke onderzoeken kun je laden vanaf 0 Celsius tot (uit mijn hoofd , maar staat in de hiervoor gelinkte onderzoeken) +50 Celsius zonder nadelige gevolgen

En ontladen tot -20 of zelfs -40 Celsius waarbij bij -40 Celsius er 50% van de capaciteit beschikbaar is

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.

Heb je daar een bron voor ?

En het lijkt me dan beter om een lader te ontwerpen die een ‘delta t’ als referentie gebruikt ipv voltage ?

Het gaat hierbij puur om de spanning en niet om de stroom, zoals 3Noreen ook opmerkt.

Oh ? Dat lees ik niet uit de bijdrage van 3Noreen ?

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.

Volgens het artikel wat jij gelinkt hebt wordt het pulserend laden juist gebruikt om lithium plating te veroorzaken ?
In het artikel wordt verder niet verwezen naar cel temperatuur tijdens laden


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.

Dit is mijn hele punt , door constant te laden tot een punt onder 100% SoC (50-60% in jouw eigen woorden) creëren de cellen een zgn ‘geheugen effect’ en creer je effectief cellen met een lagere capaciteit met alle problemen van dien . Ik denk dat jij de ‘ memory effect’ ziet maar dit uitlegt als ‘lithium plating’

Mods, dit was een thema draadje, maar ondertussen gruwelijk verkloot door allerhande niet relevante fallussen.

Graag opruimen a.u.b.

Graag open laten! Deze theorie die nu ter discussie staat daar drijft het hele concept op. Erg relevant dus en geheel on-topic.

Ik kan mij wel indenken dat sommige -of een enkele gebruiker van dit concept “klaar is met dit onderwerp” of dit op andere manier gevoelig ligt, maar dat is geen reden er niet meer over na te mogen denken, zeker aangezien dat tot dusver inhoudelijk en respectvol gebeurt.

Zowel Peper als René steken hier nu behoorlijk tijd in; sluiten of zelfs wegmodereren zou ik een minachting vinden van deze inhoudelijke bijdragen.

Sorry, ik bedoelde niet het hele draadje, maar alle offtopic reacties die niets meer met de alles-etende lader te maken hebben.

Ergens rond pagina 20 ontspoort het verhaal.

Ik zie geen off-topic. Het CC CV laden met een dusdanig lage spanning waarvan aangenomen wordt dat deze lang en onbeheerd op de cellen mag blijven staan is essentieel deel van dit concept.

Nachtvlinder schreef :
En doe ik nu al 9 maanden, (nog) zonder merkbare gevolgen.

Fijn dat we weer on-topic zijn

Calidris schreef :
nog 111 maanden te gaan om iets zinvols te kunnen zeggen.

Calidris schreef :

<off topic>
@Calidris
Hoeveel laad en ontlaad ‘cycles’ heb je er inmiddels opzitten ?
Ik heb er de laatste 2-2.5 jaar >120 cycles gedaan , met laadstroom tussen de 0 en 400-500A en laden tot 3.55v

Mijn BMS geeft aan dat ik nu en ‘battery health’ heb van 97.8% dus ben ik in 120 cycles 2.2% capaciteit kwijt geraakt . De industrie standaard is dat bij een battery health van 80% de akku ‘op’ is , in mijn geval wil dat zeggen dat ik nog 900Ah capaciteit over heb tov de begin stand van 1120-1200Ah

Als ik dit in ‘cycles’ omreken , 2% verlies in 120 cycles (in 2 jaar) is dit precies in de lijn van de specs en verwachtingen , dwz een lifepo4 set gaat 20 jaar / 4000 cycles mee (eigenlijk 6000 als 2% 120 cycles is)

Ik ben ook zo dom geweest om afgelopen maart ons bootje achter te laten in een haven voor een maand , vertrouwende op de walstroom, en de aircon als luchtontvochtiger te gebruiken . Helaas viel de walstroom uit , werd mijn akku set leeg getrokken tot een zeer laag voltage en ging alles uit . Ik ben dus niet heel voorzichtig geweest met onze set lifepo4 maar ze zijn best ge- (mis?) bruikt

Ik wil daarmee alleen maar laten zien dat mijn huidige laad regime de specs mogelijk maakt , 1% battery health per jaar en mijn set doet het 20 jaar . En na 20 jaar heb ik nog steeds 80% van de originele capaciteit tot mijn beschikking

Verder heb ik geen ‘onverklaarbare’ cel uitval , geen uitzonderlijk capaciteits verlies , geen cellen die uit de pas gaan lopen etc etc en worden ze regelmatig mishandeld met laden en ontladen </off topic>

<off topic > En als je je dan afvraagt , hoe laag is je spanning geweest , hoeveel heb je geladen en ontladen , hoe vaak laad je tot ‘vol’ etc




</off topic>

ReneK schreef :
Goed verhaal, goede getallen, dan is alle overige info niet meer van belang!

3Noreen schreef :
Daarom is discussie over litiumplating etc. ook niet van belang (denk ik).

Als ik 73 ben zal ik verslag doen....

Calidris schreef :
Prima. Dus dan stop je voorlopig met posten in dit draadje? Je laatste bijdragen zijn allemaal "liever geen discussie meer over dit concept". Alsof je bang bent persoonlijk geraakt te worden, bij minder gunstige conclusie voor jouw lader. Je lader trekt zich echter niets aan van deze discussie.

nou zeg.

Nachtvlinder schreef :
Buiten dat, is er voor anderen die zich proberen in te lezen (dat zijn er héél wat) totaal geen touw meer aan vast te knopen.
Ik verwijs vaak naar ZF voor de praktische info over LFP, maar ZF verstikt zichzelf met het minder belangrijk fallus geneuzel over wat er nu wel of nooit gebeurd.
De exelridders hebben in dit draadje de overhand, waardoor het ondoorzichtelijk wordt, en dat is héél jammer.

Uiteraard zal ik er ook aan bijgedragen hebben, dus die berichten kunnen dan ook weg, De schoffel er doorheen, anders wordt je overwoekerd door het onkruid.

Begin dan lekker een eigen draadje over lithiumplating en verziek dit draadje niet met verplassen.

Roozeblij schreef :
Gewoon gelijk geven, komen ze vanzelf in de grindbak terecht.

De meeste onderzoeken naar calendar aging van Lithium accu's wijzen in de richting dat het verouderen een functie ten opzichte van de anode spanning is. Vooral de spanning veroorzaakt door de ladingstoestand. Ook weten we dat langdurig eind balanceren tot schade leidt.
De hamvraag waar we nog geen antwoord op hebben is of het in stand houden van de anode spanning op het niveau van 100% SOC door middel van een lader het zelfde effect heeft als in rust 100% SOC.
Ik vermoed van wel.

Hoe erg is dit ? Alles wijst er op dat een SOC van meer dan 70-75% een versnelling van het verouderingsproces tot een factor 4 geeft. Dus 5 jaar met je accu doen in plaats van 20 jaar.
We zullen het zien. Mooi dat sommigen het experiment uitvoeren.

@ReneK:
De curve van de snelle stijging van de spanning kun je vinden op het blog over Li-ion cellen van 'de winkel uit Praag'. Opvallend is dat het 100% SOC punt daarbij op 3.45V is gesteld. In het artikel wordt aangegeven dat de SOC nooit boven de 100% kan komen omdat de cel vol is. De spanning kan wel stijgen, maar waardoor? Laat je de SOC representeren door de celspanning, dan lijkt het of er nog lading in de cel komt. Er zijn andere redenen waarom de celspanning kan stijgen zonder dat de lading in de cel toeneemt (kernspin snelheid en orbitaal diameter) onder invloed van de temperatuur. Indien er geen Lithium ionen in het ijzerfosfaat kunnen worden opgenomen, neemt de lading van de cel niet meer toe. De cel zit vol. Bij het toevoegen van stroom door verhoging van de spanning, kan het dan toegevoegde vermogen (U x I of I²R) alleen nog maar in warmte worden omgezet. Dat is niet goed voor de cel omdat de druk van het elektrolyt in de cel toeneemt en de cel het elektrolyt in gasvorm zal gaan afblazen via de pop off van de cel. Bij Li-polymeer cellen en bij LiCoMn cellen is het elektrolyt brandbaar en kan er brand ontstaan (maar daar ben jij al achter). LFP cellen hebben geen brandbaar elektrolyt dus die zullen alleen 'ontgassen'.
Float charge of tail charge vragen een spanning boven de spanning die bij 100% SOC 'hoort' anders loopt er geen stroom (U = I.R). Een float current of tail current terwijl de cel geladen is levert warmte op en levert elektronen op om Lithion ionen weer om te zetten naar metallisch Lithium en dat is Lithium plating.
Tot de cel volledig is geladen is de warmte ontwikkeling in de cel I²R Waarbij de I zowel laadstroom als ontlaadstroom kan zijn. De weerstand van een LFP cel is zeer laag zodat er maar heel beperkt warmte ontwikkeling is. Totdat de cel geen lading meer kan opnemen en laadstroom x celspanning veel meer warmte ontwikkeld, het elektrolyt vergast en de cel 'bol' wordt. Bij de accutypen met een ether in het elektrolyt volgt meestal 'accubrand' als het gas wordt afgeblazen via de pop off.
Bij de individuele laders met een default uitgangspanning van 3.3V kan deze worden verhoogd en verlaagd. Ik hanteer daarbij een regulatie omhoog door een trimweerstand (geen trimpotmeter!) naar 3.4V. De spanningslaadcurve is daardoor een asymptoot tot 3.4V en zal daar niet bovenuit kunnen komen omdat de uitgang van de converter een spanningstabilisatie heeft. De uitgang van de converter heeft een stroombegrenzer en een thermische afschakelaar. De stroombegrenzer is afhankelijk van het type dat je kiest. Er zijn waardes tussen 4A en 60A mogelijk. (de prijzen per converter zijn evenredig aan de uitgangstroom ) Bij een lege cel zal deze door de maximaal bepaalde stroom worden geladen. Bij toename van de celspanning neemt de laadstroom af om bij 3,4V <0,0001A (Minimale meetwaarde voor mijn gelijkstroom Amperetang) te worden. De laders leveren nooit stroom bij het bereiken van 3.4V en hebben dus een overlaadbeveiliging. Zij leveren ook geen Float current of Tail current. Als je daar een spanning bij wilt horen is dat 3.4V. Float of Tail charge is er niet en daarmee is Li-plating door het laden van een volle cel oven de 3.45V onmogelijk.
Het is mogelijk door de trimweerstand door een NTC weerstand te vervangen. In dat geval zal de uitgangspanning worden beïnvloed door de temperatuur en zou je de lader geschikt maken voor laden bij lagere temperaturen. Naarmate de temperatuur daalt daalt de laadspanning van de converter mee. Dit is voor Nederland waarschijnlijk overbodig. Voor North Island NZ is dat zeker overbodig.
Door de spanning van 3.45V of praktisch 3.4V is er bij elke cyclus sprake van 'top balancing' Dit omdat elke cel een eigen lader heeft met een maximale laadspanning van 3.4V. Het balanceren vindt tijdens het hele laadtraject (van 2.5V tot 3.4V) plaats omdat bij een constante laadspanning de laadstroom afhankelijk is van de actuele celspanning.
Yugo: einde college
Han: tijd voor mijn siësta in de schaduw.
Groeten, Peper.

@Peper
Ik heb het monster van een blog van www.gwl.eu doorgeploeterd maar ben geen 3.3-3.4v als laadspanning tegengekomen?

Dit komt in de buurt van een laadregime dat ze adviseren

files.gwl.eu/inc/_doc/Pdf/2101...lines-a5-cb-aj-3.pdf

Of heb jij een andere blogpost voor ogen ?



Verder zou ik je willen vragen om wat duidelijkheid te scheppen over het exacte voltage waarmee je laad , aangezien er verschillende laadvoltages worden genoemd

Eerder (niet zo heel lang geleden) refereer je aan 3.3v als maximale laadspanning ,

Verder heb ik ervaring met 20 330Ah LFP cellen van een 'Elektromobil' in Saas Fee. De cellen zijn thermisch niet geisoleerd en een buitentemperatuur onder de 10oC is daar geen uitzondering. Er wordt met 3.3V celspanning geladen. Toch zijn er nu een aantal cellen door Lithium plating defect en daarvoor is geen andere verklaring mogelijk dan dat de cellen door het laden bij een lage temperatuur toch met 3.3V zijn overladen.


nu is het opgeschroefd naar 3.45v ? (Hierboven)

3.45v komt al veel dichter in de buurt van een geladen akku itt 3.3v

Verder schrijf je dat

Zou je onder de 10oC door het aansluiten van een laadspanning van 3,45V toch nog een laadstroom in de cel brengen, dan wordt de cel warmer en de toegenomen temperatuur doet de celspanning dan stijgen.

Als de cel warmer zou worden door laden , kun je dus straffeloos met 3.45v onder de 10 Celsius laden ? De laad spanning brengt de cel temperatuur omhoog van < 10 Celsius naar > 10 Celsius en is plotseling 3.45v laden geen enkel probleem meer

Persoonlijk denk ik dat temperatuur stijgingen door laden te verwaarlozen zijn maar mocht dit toch het geval zijn hoeven we ons helemaal geen zorgen te maken over laden bij temperaturen onder de huidige minimaal opgegeven temperatuur, de cel verwarmt immer zichzelf van binnenuit ? Allereerst rond de anode en cathode (neem ik aan) en dan is lithium plating ontstaan door koud laden al helemaal geen issue ?

Calidris schreef :
Dit draadje (van Peper) gaat over lithium plating (geopperd door Peper)
Ik zou niet weten wat daar ‘off topic’ aan is ?

@Peper

Ik heb nog even verder gelezen in wat onderzoeken en publicaties en je hebt gelijk
De cellen worden inderdaad warm bij laden en ontladen vanaf 0.5C laadstroom en hoger

De 20 cellen werden door 20 individuele laders (DC/DC converters) geladen met maximaal 10A en een celspanning van 3.3V.

Ik denk echter dat in het aangehaalde geval er weinig tot geen warmte ontwikkeling zal zijn ?
De 10A is < 0.03C , deze laadstroom is denk ik niet voldoende om de cellen merkbaar te verwarmen of de door jouw geopperde problemen te veroorzaken

Warmte ontwikkeling bij het laden is gelijk aan rendementsverlies.

I2R Is in deze dus 100* 0.051 mOhm = 0.51 mWatt , waarbij 0.051mOhm de interne weerstand is van een van mijn cellen bij 66% SoC

Volgens Google is aluminium 900 J/kg°C , water 4148 J/kg°C

Verder ‘Solid lithium has a specific heat of 3.5 J / g C’ en ‘ 80 g/kWh for a 3.2V nominal LiFePO4 battery’

In jouw 330Ah * 3.3v = 1 kWh cel zit er dus precies 80 gram lithium in de cel

Als we al het andere materiaal van de cel (samen zo’n 3kg ?) even buiten beschouwing laten heb je dus 3.5 * 80 = 280 J aan energie nodig om alleen het lithium met 1 graad Celsius in temp te laten stijgen , het zou wel eens leuk zijn wat de ‘ specific heat’ van een 3kg lithium cel te achterhalen maar ik betwijfel of dat in de buurt komt van 0.00051 ?

Nu kan ik me natuurlijk vergissen , en school is al weer een tijd geleden , maar 0.51 milli Watt (I2R) of 0.00051 Watt is toch niet hetzelfde als 280 J ?

Edit : Volgens Google : 0.00051 Watt * 550000 seconde ( 6.3 dagen) = 280 Joule
Dus 6.3 dagen om 80 gram vast lithium met 1 graad Celsius te verwarmen als je laad met 10A , een interne weerstand hebt van 0.051 mOhm

Anyway , Ik ga weer een palmboom opzoeken

Grappig
Hoeven we niet uit te rekenen

LFP
1150 J/kg.K @ 100% SoC
1145 J/kg.K @ 50% SoC
1138 J/kg.K @ 0% SoC

Dus als we weten hoe zwaar een 330Ah / 3.3v cel is kunnen we uitrekenen hoeveel Joule er nodig is om de cel 1 graad warmer te stoken

@ReneK:
Ik verwachtte dat je al onder een Silver Fern lag...

Drempelspanning bij ontladen waarbij de cel van de tweede naar de eerste laadfase gaat: 2.0V
Fabrikanten geven ook 2.5V op.
Ik heb ooit 1.6V gemeten (maar heb daar geen temperatuur bij...)

Bewaarspanning voor LFP cellen in opslag: 2.8V (er wordt geen duidelijke reden gegeven waarom dit de beste bewaarspanning is, nog wordt er een temperatuur bij gegeven).

Het GWL-blog is inderdaad monsterlijk! Bovendien verwijderen ze soms posts
Zo zijn de posts over 4.2V, 4.0V en 3.9V als laadspanning verdwenen. Ze hanteren nu 3.65V als laadspanning.

In jouw berekening komt mooi het voordeel van de lage Ri van LFP cellen naar voren. Laden met 1c geeft nauwelijks merkbare temperatuurtoename. Laden met 3c geeft wel temperatuurtoename en laden met 5c mag je maar beperkt doen (vaak tot maar 5 minuten). Nee, dan LiTiO cellen: laden met 10c! In 6 minuten is de cel vol. Gegevens over Li-plating en thermal runaway heb ik niet van deze cellen.

In een Li-ion cel zit niet alleen Lithium! Je moet ook Li-AL anodeplaat meetellen en de Cu kathodeplaat (eventueel met grafiet of geheel uit C). Vergeet het elektrolyt niet!

Bij een SOC onder de 90% kun je een hogere laadspanning dan 3.45V toestaan. Kom je aan de 100% SOC dan kun je beter op 3,45V blijven om Li-plating te voorkomen. Float charge en Tail charge gaat om een stroom en bij 100% SOC moet je dan wel boven de 3.45V aan laadspanning zitten anders loopt er geen stroom.
Float charge is er niet om het memory effect tegen te gaan, dit werd gebruikt om loodaccu's te desulfateren. Pulserend laden dient om een accubank met loodzwavelzuur cellen te balanceren. Hierdoor wordt door desulfateren de onderlinge celcapaciteit gelijk aan elkaar en is de accubank 'in balans'.
Deze kennis heb ik van het geplastificeerde 'klappertje' uit de 'accu kamer' met de 60V accubank van 30 'open' 2.1V cellen op mijn MTS. Het gebouw staat er nog, maar de MTS is uit dat gebouw weg. Ik heb dus geen URL voor je om dit te controleren. Ik had mij aangemeld om de wekelijkse controles op het elektrolyt in de cellen. (zo nodig bijvullen met gedestilleerd water)



Spec's van een 12V LFP accubank met ingebouwd BMS. Uh, de spanning heeft een PTC bij alle SOC waarden.
Groeten, Peper.