Selektieren und Matchen beim Parallelschalten von Zellen

Hallo

Meine Li Batterie besteht aus acht Li Zellen CA180 von CALB. Die sollen in einer 2P4S Schaltung zu einer 12V Batterie verbaut werden.
Damit die maximale Kapazität und die geringste Drift auftritt, sollen sich die einzelnen Pärchen von Zellen möglichst Gleichen. Dazu muss ich wissen, welche Kapazität die einzelne Zelle hat. Zur Messung gibt es kleine Geräte für etwa 30 Euro, die die Anzeige und den Belastungswiderstand gleich eingebaut haben:



Nach dem Laden der Zellen und dem anschließenden Balanzieren bei 3,65 V wird dann jede Zelle einzeln gemessen. Bei den großen LiFePo4 Zellen mit nominell 180 Ah Kapazität dauert eine Messung mit dem maximal möglichen Laststrom von 20 A etwa 9 Stunden. Bis alle Zellen geladen, balanziert und gemessen waren verging etwa eine Woche! Zum Glück ist Winter und für mich keine Reise Saison.

Am Ende kommt dann diese Tabelle dabei heraus:

Zelle 1: 193,6 Ah
Zelle 2: 189,8 Ah
Zelle 3: 194,1 Ah
Zelle 4: 193,0 Ah
Zelle 5: 189,3 Ah
Zelle 6: 192,0 Ah
Zelle 7: 191,8 Ah
Zelle 8: 192,2 Ah

Der Unterschied in der Kapazität zwischen der schwächsten und der stärksten Zelle ist fast 5 Ah.
Wenn dann auch noch zufällig verschaltet wird, kann sich dieser Unterschied noch weiter auf über 8 Ah erhöhen. Das gemeine ist, das diese schwächste Zelle dann die gesamte verfügbare Kapazität der Batterie bestimmt.
Mit ein bischen Probieren bin ich dann zu folgender Zusammenstellung gekommen:
I: Zelle 6+8, II: Zelle 5+3, III: Zelle 1+2, IV: Zelle 4+7.
Zwischen dem stärksten Block IV mit 384,8 Ah und dem schwächsten Block III und II mit 383,4 Ah besteht nur noch ein Kapazitätsunterschied von 1,4 Ah. Die ganze Batterie hat dann im Neuzustand 383 Ah Kapazität.

Von der ganzen Aktion erhoffe ich mir vor allem eine bessere Langzeitstabilität. Mal sehen wie die Realität nach ein paar jahren Betrieb aussieht.

Mit freundlichen Grüßen

Thomas

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Deine Ergebnisse sind im Rahmen der Messgenauigkeit deiner Vorrichtung. Also völlig ohne Wert für deine Entscheidung.

pfeffersalz hat geschrieben:Deine Ergebnisse sind im Rahmen der Messgenauigkeit deiner Vorrichtung. Also völlig ohne Wert für deine Entscheidung.

Würde ich so nicht sagen. Es kommt drauf an, welche Ungenauigkeit ins Spiel kommt. Der absolute Fehler ist egal, da es nur um Vergleiche ging. Der Abschaltspannungspunkt ist auch einfach genau einzuhalten. Die Wiederholgenauigkeit sollte aber schon gegeben sein. Kann man ja einfach testen, indem man eine oder mehrere der Zellen nochmal testet. Allerdings ändern sich u.U. auch die Zellen. Manche müssen erstmal "aufwachen". Im Modellbaubereich zyklen die Freaks die Akkus erstmal mit geringem Strom, damit sie länger leben. Auch die Temperatur kann das Ergebnis ändern.

RK

Jede Zelle einzeln zu testen ist sicher die genaueste Methode, Will Prowse empfiehlt dies auch aber es ist eben ein ganz schöner Aufwand. Ich habe auch schon gelesen, dass sich neue Zellen manchmal erst «einspielen» müssen, d.h. dass sie die volle Kapazität erst nach einigen Zyklen bekommen.
Wie verhält es sich denn eigentlich in der Praxis, wenn ich z.B. nur 40 – 60 % der Kapazität nutze? Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Zellen anfangen zu driften?
Oder anders gefragt: Hatte jemand schon mal Probleme mit Zelldrift bei neuen Zellen aus einer Charge und korrekter Initialladung?

Dein Experiment ist leider falsch aufgebaut. Um überhaupt irgend eine Aussage über Kapazität, Genauigkeit und Trend der Zellen machen zu können, hättest du jede Zelle mindestens dreimal messen müssen (über drei Zyklen).

Weiterhin erhoffst du dir eine Aussage über die "Langzeitstabilität". Die LFP-Batterien sind aber sehr langzeitstabil - übertroffen nur von LTO; ich habe auch noch von fast keinem gehört, dass LFP-Zellen die Waffen gestreckt haben. Die Langzeiterfahrungen nach 10 Jahren und mehr kann man nur teilweise verwenden, weil das noch andere Zellen waren. Um eine Aussage über die Langzeitstabilität zu bekommen, musst du diese also falsifizieren. Dazu musst du die Batterie so zusammenbauen, dass die Unterschiede maximal sind. Dann wirst du sehen, ob ein frühzeitiges Versagen nach acht Jahren oder so an der "schwächsten" Zelle liegt oder nicht.

Wenn die Batterie nie leer gemacht wird oder ein aktiver Balancer draufkommt, spielt der Unterschied allerdings in der Praxis keinerlei Rolle.

Gruss Manfred