Zelldrift - Woher kommt sie?

Moinsen,
mein System läuft ja nun im 14. Monat zur vollsten Zufriedenheit und im Nachgang bin ich froh mich so entschieden zu haben, wie ich mich entschieden habe. (Danke Stocki).

Man liest ja allgemein und eigentlich fast über jedes System über Zelldrift - mal mehr mal weniger - und wie man sie wieder eingefangen kriegt, oder auch eben nicht. Auch in den letzen Wochen gab es auch wieder mehrere Post dazu. Ich verstehe das leider nur noch nicht ganz, warum das überhaupt passiert.
Eigentlich werden doch bei der Entnahme alle Zellen gleich belastet (A) und beim Laden bekommen doch auch alle Zellen die selbe Ladespannung, von daher müssten doch theoretisch alle Zellen auch die gleiche Spannung, bzw. den gleichen Ladezustand aufweisen. Ja, ich weiß, daß das so nicht immer ist und dann balanciert werden muß / sollte, es manchmal geht und manchmal eben auch nicht. Letzteres hängt wohl, so wie ich das verstanden habe, von der (Leistungs-)Fähigkeit der Balancermodule ab. Aber das ist doch eigentlich doch nur quasi die "Spannungsreparatur" der Zellen, oder? Hängt das von den Fertigungstoleranzen, oder Qualitätsunterschieden, oder von sonst was ab?

Meine Zellen haben z.B. noch nie ein Balancing gesehen (mangels Landstrom und nur Solarladung), vielleicht 2021 dank Victron und Stockis Einstellungen. Dennoch sind sie alle gleich bei SOC 72% bei 13,317V eine wich um 1mV ab (geht garnicht :-)

Also, vielleicht mag mir (und anderen) mal jemand erklären, warum manche Zellen eines Systems "Wegdriften" und manche nicht.

Herzlichen Dank

Gruß

#bleibtgesund

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Hallo,

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Kurz gesagt, ist jede Zelle unterschiedlich effizient im Umwandeln von elektrischer in chemische Energie, sowohl bei Laden als auch beim Entladen. So fliesst dann zwar in oder aus allen Zellen der gleiche elektrische Strom, in der Zelle wird dies aber in unterschiedlichem Maße chemisch umgesetzt, die Verluste sind dann letztendlich unerwünschte Nebenreaktionen (=> Zellalterung/Verschleiss) und Wärme.
Diese Unterschiede äussern sich z. B. in unterschiedlichen Innenwiderständen der Zellen.

Je gleicher die Zellen sind, desto weniger Drift.

Balancer können diese Differenzen egalisieren, weil sie bei Vollladung dafür sorgen, dass alle Zellen voll werden und nicht von einer Zelle, die früher voll wird, ausgebremst werden.
Bleibatterien balancieren übrigens auch - sie gasen, wenn eine Zelle voll ist und die anderen noch Ladung aufnehmen.

bis denn,

Uwe

bigben24 hat geschrieben:.....Also, vielleicht mag mir (und anderen) mal jemand erklären, warum manche Zellen eines Systems "Wegdriften" und manche nicht. #bleibtgesund

Es ist zwar ein LiFePO Bereich, aber vielleicht hilft es mal auf die alte Bleibatterie zu schauen. Sie besteht auch aus in Reihe geschalteten Zellen, auch diese sind von einander isoliert und auch diese haben eine Zelldrift!!
Auch hier sind Ferigungstoleranzen, Materialtoleranzen, leicht unterschiedliche Ladungsvorgänge aufgrund Elektrolyttoleranzen und zeitlich verschieden ablaufenden Alterungsvorgänge der Grund.
Der einzige Unterschied zwischen dem Zelldrift bei Blei- bzw. Li Batterien ist die Behebung!
Bei Blei wird eine höhere Spannung an alle Zellen gelegt und der Drift durch eine höhere Ladespannung und die damit in der schon höher geladenen Zelle verbundene leichte Gasung behoben/egalisiert. Hier heißt das Verfahren "Zellausgleichsladung"
Bei der Lithium Technologie vertragen die Zellen keine Überspannung, deshalb wird hier entweder mit kontrollierter Entladung gearbeitet "Top Balancing" oder mit gezielter Nachladung "Bottom Balancing" gearbeitet.
Dieses Verfahren kann man auch bei Bleibatterien anwenden, man tut es aber nicht weil es einfacher über ein Gesamt Top Balancing geht, das aber halt löeider immer mit einem gewissen Elektrolytverlust verbunden ist.
Das war jetzt eine vereinfachte technische Erklärung.
Gruß Andreas

Besten Dank Euch allen!!

Das hat dann schon mal weitergeholfen

#bleibtgesund

Gruß

Das hat aber auch ziemlich damit zu tun, dass die Kapazitäten der Zellen voneinander abweichen.......viele meinen ja, dass Zellen, die nachhinken, die schwachen sind, was aber eher nicht so der Fall ist. Das sind die kapazitätstarken Zellen, die erst mal gefüttert werden müssen, wenn die anderen schon übersatt sind. Wenn sich ein oftmaliges Auf und Ab ergibt, werden die Kapazitätsunterschiede wieder vakant, die ausgeglichen werden wollen.....deshalb, irgendwann einmal sollte balanciert werden. Das ist jetzt eine ganz vereinfachte Darstellung des Balancings.

Übrigens ein Servus in die fachspezifische Runde.

Spannungsunterschiede durch Kapazitätsunterschiede sehen nur wie Drift aus, sind aber keine und müssen nicht balanciert werden.

Hallo,

Spannungsunterschiede durch Kapazitätsunterschiede sehen nur wie Drift aus, sind aber keine und müssen nicht balanciert werden.

Leider ist das nicht so, bitte lies Dir die Beiträge genau durch:

MountainBiker hat geschrieben:

(1)Initialisierung des LiFePO4-Akku - Volladung aller Zellen eines Li-Blocks auf das gleiche Spannungsniveau, in einem Bereich mit Steiler Kennlinie und geringen Ladungszuwachs pro mV (z.B. 3,7V)! Es wird dabei ausgegangen, dass bei gleicher Spannung gleicher Ladungsinhalt in der Zelle ist (obwohl dies nur bedingt richtig ist durch die minimalen Abweichungen im Herstellungsprozess);
(2) Herstellerabweichungen bei den Zellen - es ist unmöglich Zellen komplett identisch herzustellen, d.h. es gibt Abweichungen in der Kapazität, Innenwiderstand und Lade-/Entladewirkungsgrad, Degenerationsverhalten(Alterung);

(3) Gleiches gilt für die Balancer-Prints - die Nennkennlinie eines Balancers ist fehlerbehaftet (Abweichungen im Prozentbereich), auch der Eigenverbrauch ist nie identisch;

(4) Nicht nur die Einzelteile eines Akkublocks unterliegen Differenzen auch die Zusammenschaltung (Konfektionierung);

(5) Es gibt in dem Gebilde "LI-Akkublock" komplexe Zusammenhänge in den Abweichungen, die zum Teil einer Regel unterliegen aber auch zufällig (chaotisch) sind.

(6) Durch Selektion ist es möglich die regelbehafteten Abweichungen zu minimieren, nicht aber die "chaotischen".

(7) Drift einer Zelle - Veränderung des Ladungsinhalts über n-Lade-/Entladevorgänge einer Zelle im Vergleich zu den anderen Zellen des Clusters (LI-Akkublock).

Wie kommt es nun zu einem Zell-Drift? Unter den oben genannten Faktoren gibt es nun eine Wahrscheinlichkeit, dass bei Zellen 1 es zu einer Kompensation von Faktoren/Abweichungen kommt, wärend bei einer Zelle 2 zu einer Addition der Faktoren/Abweichungen kommt (dies kann als positiv-Summe, aber auch als negativ-Summe sich darstellen).
Über n-Lade-/Entladevorgänge wird nun die dem "LI-Akkublock" entnommene Kapazität geringer, da die Zellen sich vom Arbeitspunkt in der Kennlinie (Ladungsinhalt über Zeit) auseinanderbewegen und entweder die UVP-Grenze oder aber auch die OVP-Grenze der drifteten Zelle sich annähert. Geht eine Zelle in die "Sättigung" sinkt sehr schnell der Ladestrom (Konstantspannungsphase), was zur Folge hat, dass die "ungesättigten/teilgeladenen" Zellen kaum noch Ladungszuwachs haben. Dieses Verhalten soll der Balancer ausgleichen.
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Du gehst von einem 100% korrekt initalisierten Akku aus der im Betrieb nur im Bereich von SoC10% bis Soc90% betrieben wird und alle Zellen einer identischen Degeneration unterliegen, dem ist aber nicht immer so. Ebenfalls gibt es beim BMS bzw. den Zellprints (Balancer) geringfügige Unterschiede beim Eigenverbrauch. Zum anderen ist der Lade-Entladewirkungsgrad nicht 100% identisch.

andwein hat geschrieben:Bei der Lithium Technologie wird hier entweder mit kontrollierter Entladung gearbeitet "Top Balancing" oder mit gezielter Nachladung "Bottom Balancing" gearbeitet.
Dieses Verfahren kann man auch bei Bleibatterien anwenden, man tut es aber nicht weil es einfacher über ein Gesamt Top Balancing geht,

wobei es bei einer Bleibatterie ziemlich schwierig ist an die Zellverbinder im Inneren der Batterie zu kommen...

die wenigsten werden einen 6 x 2V Block haben

grüße klaus

At Mbiker,
Ich gehe von einem Akku aus, der per Top balancing betrieben wird.
Ist der einmal gut balanciert, ist es wurscht, ob gegen Entladeende irgendwann eine Zellenspannung wegen geringerer Kapazität abfällt, oder ob dazwischen die Zellenspannungen kleine Abweichungen haben. Das ist keine Drift.
Die sieht du nur beim volladen, wenn die Spannungen zu verschiedenen Zeitpunkten z.B. über 3,5 V ansteigen.

Du selber hast dazu gute Grafiken gemacht.

Ich sehe auch das Problem Drift garnicht. Die wenigen beschriebenen Fälle hier waren Falschbeschaltung, bis auf einen der garkein BMS hatte.
Plus die Pechvögel, die einen Liontron mit abgeschalteten Balancing haben.

Aber hast du von einem Fall gelesen, wo ein Fertigakku mit intaktem China BMS Balancing Drift (SOC Unterschiede) der Zellen bekommen hat?