Onderwerp: Li-ion accu opslag met geïntegreerde balancers

Resultaat van het log van de 75/15 laden van mijn LFP accu.
Instelling van de 75/15 waren;
absorption 14,05 volt
float 13,45

Wat opvalt is dat de spanning bij een redelijk constante stroom oploopt tot net onder de 14 volt. Hier gaat de regelaar "schakelen". In de volgende fase loopt de spanning langzamer op bij een stroom van ±14,4 Ampère. Uiteindelijk wordt de spanning van 14,05 bereikt. De afzonderlijke cellen zijn dan nog niet op 3,5 volt door een kleine spanningsval tussen regelaar en accu. Hier schakelt de regelaar terug naar float spanning. Na enige tijd geen stroom gaat bij de spanning van 13,45 een kleine stroom van rond de 1A lopen richting accu. De aanname dat er bij een spanning van 13,45 geen stroom loopt is dus niet juist.
De 75/15 lijkt goed een LFP accu te kunnen laden. De float spanning zal nog iets lager ingesteld moeten worden.

CSV Bestand van log is te downloaden.

dezelfde csv data opnieuw in een grafekje gezet

Mooi maar wat ik mis is de stroom tussen de samples 16293 tot eind (17057). Daarin is te zien dat er bij een float spanning van 13,45 nog steeds een stroom loopt. Deze zou mogelijk schade aan de accu kunnen veroorzaken. Permanent 13,45 is dus geen veilige permanente spanning.

Waar ik nu nog achter probeer te komen is wat er gebeurt tussen 5329 en 15763. Met name waarom of op welk moment er op float overgeschakeld wordt. Het lijkt er niet op dat een minimale stroom sterkte het signaal is om tot float over te gaan. Maar mogelijk tijdsduur van een absorptie fase ?

Dat ging even niet samen in 1 en dezelfde grafiek. Hier de as zo ingesteld dat de staart van de stroom beter te zien is

3Noreen schreef :
Je schrijft zelf hierboven:
Lijkt me dat de overgang naar 13,45 V precies getriggered wordt door het bereiken van 14,05V

Mijn hypothese*:
Eerste stuk is laden met max 15A (tijds begrensd?), dan met 'vaste spanning' maar omdat een LFP zo'n beetje een kortsluiting is lukt dat alleen door nog steeds de stroom te limiten op max 15A. Dat doet de victron waarschijnlijk door de smps in een burst mode oid te laten werken waardoor je die 'ruisige' stroom ziet. Ondertussen loopt de spanning wel op en bij 14,05 gaat 'ie over op float.
*FWIW: ik ben niet bekend met deze lader

De belangrijke vraag is idd: wat gebeurt er bij het vasthouden van 13,45V... loopt die stroom uiteindelijk weer terug naar nul of niet?

Twist schreef :
Ik zal een log maken die een uur of 3 doorloopt in float.

Een log wat langer doorloopt in de float fase. Op het laatst gaat de voeding uit.
De spanning van 14,05 volt in absorption geeft een spanning op de accu bij deze stroom van ± 13,75V / 3,43 per cel. De cellen onderling verschillen 0,02V
Duidelijk te zien is dat er bij een spanning van 13,43V van de mppt er een stroom blijft lopen van ongeveer een kwart ampère. Ik zal morgen ochtend meten wat de accuspanning is in rust.
Mij is toch niet duidelijk wat de float fase triggert.

csv bestand hier

Ken de situatie / opstelling niet natuurlijk, dus toch even voor de zekerheid: is er verder geen 'sluip'verbruik ter grootte van die 0,25A? Die wordt na het 'leegtrekken' van de accus tot 13,45V dan geleverd door de laadbron?

Twist schreef :
Hoofdschakelaar naar de verbruikers staat uit. Het enige wat stroom verbruikt is de mppt zelf en de bmv accu monitor. Die nemen geen 250mA @ 13,5V

Volgens spec bmv 4mA bij verlichting uit mppt 10mA. Draait er nog een bms?

FKZ schreef :
Idle Current BMS-boards < 100 uA. Dus 4 keer.

Leuke link over kosten, verlies en kabeldoorsnede:
www.leonardo-energy.org/resources/1336
Groeten, Peper

Dan zit het ook niet in het BMS, heb je een automatische afschakeling van de accu mbv een contactor?

FKZ schreef :
Bistabiel relais.

In mijn idee is 13,45 volt net boven de rust spanning van de volle accu. De accu is vannacht losgekoppeld gezakt naar 13,33V. Dat lijkt mij de juiste float spanning. Bij een hogere spanning ga je dus druppel laden.

Nu nog er achter komen wat de trigger is om van apsorption naar float te gaan. Omdat de mppt met pulsen werkt zou het mogelijk zijn om de capaciteit (farad) te meten en daarmee SOC te bepalen ? Hoe deze victron 75/15 hier werkt blijft een raadsel.

Metingen aan 4 LiFePO₄ cellen X
Nee, het gaat niet over trisomie 21!
Het is het meetlab gelukt de LFP cellen echt ‘plat’ te krijgen. Daar was wel een procedurele/protocollaire fout voor nodig. De veiligheidsregels in het lab laten het niet toe dat er proeven doorlopen zonder aanwezigheid van tenminste één laborant.
Dus werd vrijdagavond alle meetapparatuur rond de LFP cellen uitgezet en afgekoppeld voor het weekeinde. Bij het opstarten op maandag werd uitgevonden dat de belastingweerstand op de accu was blijven zitten… Dat was ruim 48 uur belasting en de eerste meting gaf aan dat er in cel 1 en cel 4 nog een restspanning aanwezig was in de grootteorde van 20mV. Hoewel de definitie van ‘leeg’ niet van te voren was bepaald (wat wel hoort in een goed onderzoek!), vond men in het lab dat dit toch wel echt als ‘leeg’ kon worden gedefinieerd.
Als eerste werd gevraagd of het lab nu de capaciteitsmeting moest uitvoeren op de lege cellen. Ik vond het belangrijker om te zien of er op deze manier irreversibele schade aan de cellen zou zijn ontstaan en gaf voorrang aan opladen om te zien of dat nog mogelijk was, dan wel dat de cellen naar het klein chemisch afval konden. Wel wilde ik dat de laadstroom werd geturfd om te zien hoeveel Ah ‘erin’ zou gaan als inderdaad de 3,4V celspanning weer zou worden bereikt. Uit het lab kwam de opmerking dat dit het best kon worden vergeleken met een initiële lading, zodat ze wilden laden met 4V en een stroombeperking van 10A.

Waarom initieel laden met 4V



Ik heb deze curve ooit nagetekend, maar ben het originele artikel kwijtgeraakt en kan helaas geen referentie geven. Ik heb de curve gebruikt in een post over wat de laagste spanning voor een LFP cel zou zijn en dat komt nu weer ter sprake. De curve wordt opgetekend bij het initieel laden van een LFP cel met een constante stroom uit een stroombron. In het artikel werd bediscussieerd hoe hoog de laadspanning moest zijn om de cel de eerste keer vol te laden.
Het zou veilig zijn om de cel te laden met een constante stroom uit een stroombron met een maximale spanning van 3,5V. De cel zou dan niet worden overladen omdat de stroom uit de stroombron snel naar 0 zou dalen bij het bereiken van de 3,5V.
Dit werkte niet omdat bij het bereiken van ca 9% SOC er een hele hoge spanning nodig was om nog enige lading in de cel te brengen. Dit punt kenmerkt zich door een piek in de celspanning (die hier ook de laadspanning is). Om nog enige lading in de cel te ‘prakken’ moest er een spanning van 4V worden aangelegd. Een constante stroombron met een maximale spanning van 3,5V zou dit niet halen. In het artikel verdedigde de firma Winston de keuze voor 4,2V als initiële laadspanning.
Doordat Winston LiYFePO₄ cellen levert, zou deze curve uniek kunnen zijn voor de door hen gebruikte technologie waarbij Yttrium aan het anodemateriaal wordt toegevoegd.
Er ontstond nu de mogelijkheid een onderzoeksvraag toe te voegen: ‘kennen de andere LFP technologieën ook een dergelijke spanningspiek onder de 20% SOC?’
Het grillige verloop van de laad/celspanning van 0% tot 20% SOC geeft de reden weer waarom de meeste fabrikanten ervoor kiezen de cellen niet onder de 20% SOC te laten komen. Het 20% SOC punt ligt bij ca. 2V. Is dit de minimaal toegestane spanning voor een LFP cel en gaat deze daaronder definitief kapot?
Ik had zelf mijn 100Ah LiYFePO₄ cellen ooit ontladen tot 1,9V per cel om ze daarna via een 35Wp zonnepaneel weer heel langzaam vol te laden en dat verliep prima gedurende drie maanden en zonder een duidelijk capaciteitsverlies. Ik vermoedde hierdoor dat de cellen veel beter tegen diepontlading zouden kunnen dan dat door de fabrikanten werd opgegeven.
Even een boude bewering: de 2,1V ondergrens wordt aangehouden om de cellen uit het ‘vagevuur’ van het gebied tussen de 0 en 2V weg te houden.
Eens zien of hoe een cel reageert in dat gebied…
Het is logisch dat de cellen die de kleinste capaciteit hebben ook het diepst ontladen zijn. Zij zijn alle lading kwijt. Cel 4 heeft van alle cellen de laagste capaciteit en er wordt in een dag bekeken of de cellen zich door herverdeling van de ladingsdragers op de anode zich herstellen. Dit is nauwelijks het geval.
Ik geef bij het lab aan dat het laden misschien een soort ‘hindernis’ heeft bij een spanning van 1 tot 1,5V en dat de laadstroom dan wel eens sterk zou kunnen teruglopen. Na een dag belt het lab weer op en ze zeggen dat wat ik voorspelde ook precies gebeurde. Ze hebben de spanning verhoogd om de laadstroom een beetje ‘op peil’ te houden. Volgens wat ze zo zien speelt hier toch een elektrochemisch proces. Daarvan geef ik weer aan dat dit eigenlijk alleen met lood-zwavelzuur accu’s het geval is en niet bij Li-ion accu’s. Het zou wel een elektrofysisch proces kunnen zijn. ‘What ever’ antwoord het lab, ‘maar we hebben nog wel een nieuwtje voor je… Bij het verhogen van de laadspanning worden de cellen met de laagste capaciteit warm!’ Dat is inderdaad nieuws en ook onverwacht. De cellen komen niet boven de 40^oC, maar zijn voelbaar warmer. Er is niet alleen een piek in de gevraagde laadspanning, er wordt ook een groot deel van het laadvermogen in warmte omgezet.
Met een lage laadstroom worden de cellen weer naar 3,4V geladen en dat duurt een paar dagen. Onder de 2,8V strompelen de ‘kleine cellen’ er in klemspanning een beetje achteraan, om boven de 3V de balans weer terug te vinden en zich gelijkmatig met de andere cellen naar 3,4V te laden.
Het lijkt erop dat er geen aantoonbare schade is veroorzaakt door de ‘0’ ontlading.
Toch doet er zich een verandering voor die op schade wijst: Bij een dag niet aan de lader valt de kleinste cel terug van 3,5V naar 3,3V terug zonder belast te zijn geweest. Dat was eerder niet het geval. Er is iets veranderd, maar het is niet duidelijk wat. In de formule Q = c x U is de U lager geworden en dat duidt op verlies van capaciteit.
Het lab gaat door met cyclisch laden en belasten om te zien of de cel de neiging heeft zich te repareren of dat het hier om een permanente schade gaat.
Voorlopig moet het ontladen naar ‘0’ gevolgd door 2 dagen kortsluiting gezien worden als ‘beschadigend’ voor de cel. Dit levert duidelijk schade op ten opzichte van ontladen tot 1,5V. Een diepontladingsbeveiliging voor LFP cellen zou op 1,5V moeten worden ingesteld om beschadiging te voorkomen. Voorlopig! Zou de cel zich met cyclisch laden/ontladen weer herstellen… dan is deze werkelijk niet kapot te krijgen.

Groeten, Peper

Dit terugzakken vd spanning na het laden is toch standaard? Al mijn cellen in rust hebben de neiging om naar de 3,34V oids terug te zakken na het laden. Dit geldt voor zowel de grote aks de kleine. Wat wel helpt is om ze daarna nog eens te laden. Dan zakken ze daarna minder ver terug in spanning.

Dat ligt ook aan met welke 'overspanning' (spanning boven de actuele klemspanning) je laadt. Bij lood-zwavelzuur cellen is dat prominenter dan bij LFP door de hogere Ri bij lood-zwavelzuur cellen. Naarmate de laadstroom lager is, is de daling van de klemspanning kleiner.
Het ging hier om de daling van de spanning na een dag...
We wachten af! We zien een soort van balancing in het laad en in het ontlaad traject. Er is beslist kans op volledig herstel!
Groeten, Peper.

NUC (Nieuws uit China)

De Chinese overheid heeft de subsidie voor plastic Li-ion accu's teruggetrokken (vanwege de grote mond van Trump?). Voor de accufabrikanten is het maken van deze accu's nu nauwelijks de moeite waard zonder deze ondersteuning en zij gaan zich meer en meer toeleggen op de cellen in een aluminium behuizing. Deze zijn compacter.
De nieuwe cellen zullen, net als een nieuw model bij auto's, duurder zijn.
De prijsontwikkeling is nu een vraagteken geworden. De levering van de plastic cellen in de 300Ah en de 500Ah versie zal uiteindelijk stoppen. Als het aanbod van de cellen in een aluminium behuizing omhoog gaat, zou de prijs kunnen dalen. De Chinese economie is een staats geleide economie en over de prijsontwikkeling is niets te zeggen, die is net zo helder als erwtensoep.
Groeten, Peper.

Even off topic, want deze post gaat over Lithium Cobalt accu's.

Ik kreeg voor testdoeleinden een 'accubank' met LiCo accu's in handen. Deze werden weggegooid om verder onduidelijke reden. Zoals eigenlijk hoort bij het weggooien van accu's en batterijen moeten deze geheel worden ontladen om te voorkomen dat bij een sluiting de hele zaak in de fik gaat door de resterende energie in de accu's.
Recycling bedrijven hebben een beetje de pest aan deze accu's en in het vakblad van de recycling bedrijven werd ooit een artikel geplaatst over de 'zwarte bommen' waar loodzwavelzuur accu's bij betrokken waren, die sluiting hadden gemaakt met de stalen container waarbij de kortsluitstroom voldoende hoog was om de loodaccu's te laten ontploffen. Sinds die tijd mogen oude accu's alleen in kunststof containers worden geplaatst.
Heeft u ooit afgedankte batterijen of accu's... Het wordt op prijs gesteld dat u deze kortgesloten inlevert of in elk geval geheel ontladen.

De mensen die deze accu's buiten werking hadden gesteld, hebben zich goed van hun taak gekweten en de 2 'accubanken' kregen met moeite nog 20mV op de meter. Zo'n bank bestaat uit een hele reeks cellen parallel en dan staat zo'n reeks weer in serie met anderen.



De bank is opgebouwd uit 18650 cellen van 2,2Ah. Per cel was er hoegenaamd geen spanning te meten en de celspanning was zeker onder de 2,4V gekomen die als minimale waarde voor een LCM accu geldt. Ze zouden dus allemaal kapot zijn... Dat is een uitdaging!
Nu heb ik een lader gebouwd voor LFP cellen met een eind-laadspanning van 4V en een maximale laadstroom van 10A. De lader kan daarmee voor het initieel laden worden gebruikt. 4V is ook een redelijk veilige laadspanning voor LCM cellen, ze zullen niet ontploffen bij opladen tot deze spanning.
Een heel blok parallel staande cellen opladen... dat lukte niet, de spanning kwam nauwelijks boven 20mV en de 10A laadstroom maakte de cellen alleen maar warm...
Nu zou ieder ander waarschijnlijk de pijp aan Maarten hebben gegeven, maar ik heb geen pijp en kan hem dus ook niet aan Maarten geven.
Ik ben de banken gaan slopen door de 'gepuntlaste' verbindingen te verbreken en de individuele cellen vrij te maken. Weet je wel hoe scherp die open gescheurde puntlasjes zijn?



Nou kijk maar eens naar deze kartonnen doos met losse cellen... Ja, de rode vlekken op de cellen en de doos is bloed.

Bij het aansluiten van de cel op de lader blijkt dat sommige cellen geen hogere spanning aannemen en gewoon op 20mV of daar in de buurt blijven en warm worden, terwijl andere cellen na 30 seconden aan de lader meteen 2,3V of iets in die buurt op de meter zetten en koel blijven.
Dat warm worden en niet direct een spanningsverhoging opleveren is wat er ook werd gezien in het meetlab bij de diep ontladen LFP cel! Het heeft er veel van weg dat de 'hobbel' onder de 2V in het laadtraject niet uniek is voor de LFP cellen, maar kennelijk een eigenschap is die bij Li-ion accu's hoort.

Zijn de cellen die niet op spanning komen en wel warm worden nu echt kapot en de anderen nog wel te redden, of moet er met drastischer maatregelen worden gedreigd? We zullen het zien! Ik ga eerst de cellen die in 30 seconden de lading 'oppikken' verder laden om te zien of ik deze weer naar 2,2Ah kan brengen. Daar ben ik dan wel even mee bezig, want er liggen zo'n 150 cellen in die doos...
Groeten, Peper.

Destructietest:

Ja buurman, ze 'sissen' wel, maar 'knallen' niet!

Metingen aan 4 LiFePO₄ cellen XI
LFP cellen na diep ontlading
De cel met de laagste capaciteit is ‘verkoeverd’ tot het beeld van voor de diepontlading. Dit heeft twee cycli geduurd, maar na die twee cycli is er geen afwijkend gedrag te zien ten opzichte van het gedrag van de cel voor de diepontlading. Bij het eerste laadtraject werd de cel in serie geladen en kwam de cel weer keurig in balans met de anderen op 3,4V.
Na weer ontladen, wordt de cel nu individueel opgeladen met een DC-DC converter van 20W, 3,3V die door een externe regeling met een weerstandje is afgeregeld op 3,44V. De converter heeft een ingangsspanning bereik van 9 ~ 18V en wordt gevoed door een regelbare voeding.
Na enige tijd bereikt de cel 3,38V en valt de laadstroom terug naar 0mA behalve als de spanning op de cel wordt gemeten want dan wordt de stroom door de meter als laadstroom gezien. Deze situatie wordt 2 dagen gehandhaafd en blijft stabiel.

Concluderend:
LFP cellen kunnen heel diep ontladen worden (tot kortsluiting aan toe) zonder merkbare afname van capaciteit na weer te zijn geladen. De tijd van het 'ontladen zijn' door een kortsluiting of doorlopende belasting (een week laten branden van het ankerlicht) nadat de cel onder de 1,5V is gekomen, is nu gesteld op 2 dagen en dan is de cel weer te herstellen ‘naar het oude beeld’ ('verkoeveren' in oud Nederlands).
Hierbij moet worden opgemerkt dat voor dit herstel in het traject van 0V naar 1,5V een spanningspiek nodig is om de cel weer normaal te laten werken.
Als de celspanning gelijk is aan de laadspanning wordt de laadstroom 0 of in elk geval onmeetbaar laag.
Voor het kapotmaken van LFP cellen is diep ontladen onvoldoende! Ze zijn daarna met een energiestoot met een spanning van ca 5V weer 'op gang te krijgen' om het eens in autotermen te zeggen.

Voor de ervaring met het laden via een DC-DC converter zal ik posten in het topic: ‘de alles etende acculader’
Groeten, Peper.

Cruciale vraag is wel hoeveel laadcycli er resteren na zulk 'misbruik'. Dat er op korte termijn een herstel naar oud gedrag plaats vindt is duidelijk gunstig, maar voor hoe lang...

Voor LFP cellen is het meten van de levensduur in cycli sowieso gebaseerd op aannames. Bij loodzwavelzuur accu's betekent elke cyclus een sulfatering die nooit helemaal opgeheven kan worden. Dat bepaald het aantal cycli van een dergelijke accu. Dit is dan weer verbonden met de diepte van de gebruikte cyclus.
Allemaal zaken die niet van toepassing zijn op een LFP accu. Er zijn onderzoeken die een correlatie tonen tussen de afmeting van een cyclus en de levensduur in cycli van een LFP accu. Hierbij wordt een afname van 20% in cycli weergegeven als je de accu tussen de 10 en 100% pendelt. Bij de standaard opgegeven 2000 cycli is 500 cycli minder heel wat en bij 4000 en 6000 is dat nog meer. In leeftijd voor gebruik op een boot scheelt dat 5 jaar op 20 jaar gebruik, in het extreme geval dat je 6000 cycli maakt is dat 60 jaar en dan gaat je accu 12 jaar minder mee, dus maar 48 jaar. Ik kocht mijn accu's toen ik 58 was. Ik mishandel ze zo dat ze maar 48 jaar meegaan, dan zijn ze kapot als ik 106 ben... Daar zou ik mij zorgen om kunnen gaan maken, maar dat doe ik echt niet!

Tot vanavond in het andere topic over de alles etende acculader!
Groeten, Peper.

En vanavond dan krijgen we een live Q&A met video live gestreamed op het forum? Altijd interessante post en stelling in name.

Naar mijn mening ontbreekt weer de capaciteit meting, dat het voltage hersteld betekend denk ik niet automatisch dat de capaciteit is behouden of is hersteld.