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200 Ah LiFePO4 Selbstbau für Weinsberg CaraLoft 1, 2, 3


cinzano01 am 18 Apr 2021 17:48:52

Ich möchte an dieser Stelle von meinem Selbstbauprojekt berichten, dem Umstieg von Blei-AGM auf eine selbst gebaute 200Ah LiFePO4-Batterie.

Die Ausgangslage:

115 Ah AGM Carbon Batterie unterm Fahrersitz (Ducato 250)
1500W Wechselrichter mit externer NVS
Schaudt EBL 252
VOTRONIC Ladebooster 121230 30A
VOTRONIC Solarregler 250 MPP duo Digital
200Wp Solaranlage auf dem Dach.

Die neuen Teile:

4 St. LISHEN Grade A LiFePO4 Zellen, 3,2V, 200 Ah; 503 EUR über EU Warehouse aus PL binnen 5 Tagen verzollt geliefert.
1 DALY Smart BMS 150A mit Bluetooth und passivem Balancing (max 30mA); incl. Zoll 87 EUR, 20 Tage
1 St. 200A thermischer Schutzschalter; 7 EUR, 10 Tage
1 St. aktiver Balancer, 5A max; 13 EUR, 14 Tage
1 Set Polklemmen M8; 5 EUR, 10 Tage
Siebdruckplatte 12 mm und 3 mm PVC Hartschaumplatte zum Isolieren der Zellen; 15 EUR, Yieppiehyaiyaiyieppiehyieppiehyay.
Kleinteile, wie Kabelschuhe, Schrumpschlauch, Verbinder usw. nicht aufgeführt.
Die gesamten Posten kommen somit auf 630 EUR plus Kleinkram.

Die Zellen wurden liegend hochkant verbaut - das ist eine zulässige Einbauposition. Liegend waagrecht ginge auch, kann aber bei leichter Gasung zu Kapazitätsverlust führen. (Anm. Ich arbeite in der Li-Batterieforschung, jedoch völlig andere Technologie.)



Einbau:

In der gezeigten Kiste sind die Zellen völlig unverrückbar befestigt und alle Peripheriegeräte mit geschützt verbaut. Sie passt zwischen den originalen Batteriehalter, der perfekt zum stabilen Verzurren verwendet werden kann. Von der Breite würden auch 280Ah Zellen gehen.

Von der Batterie gehen die Hochlastkabel zum Wechselrichter hinter dem Sitz. Dessen Klemmen dienen als Verteiler für die originalen Versorgungskabel für den Aufbau. An die neue Batterie werden somit nur 2 Kabel und die Sensorleitungen des EBL angeschlossen. Sie ist von vorne über die Klappe unter dem Fahrersitz zugänglich und man kann den thermischen Schutzschalter sofort erreichen.Ich überlege jedoch, den Schutzschalter gegen einen Batterie Schalter zu tauschen und den mittleren Zellverbinder gegen eine 200 A Streifensicherung


Einstellungen und Leistung:

Die Batterie soll zwischen 10-90% betrieben werden. Somit steht eine nutzbare Kapazität von 160Ah zur Verfügung. Damit stünde eine Zyklenzahl von > 4.000 bei einem Kapazitätserhalt von 80% im Raum. Zum Vergleich: Die AGM Batterie schafft bei 60% gerade mal 600 Zyklen, wenn überhaupt.... Dafür ist eine LiFePO4-Batterie nicht beleidigt, wenn sie nur teilbeladen wird, ersetzt 3 der AGM Blöcke (was 90 kg entspräche) und wiegt 18 kg.

Laden ist zwischen 0-60°C zuläsig. Ich habe 5-50°C eingestellt. Der Temperaturfühler ist in die Hartschaumplatten zwischen 2 Zellen platziert und misst somit die Kerntemperatur.

Entladen ist zwischen -20-60°C zulässig. Ich habe -10-50°C gewählt. Auf eine Heizung habe ich bewusst verzichtet. Entweder ich heize bei sibirischer Kälte ein paar Stunden vorher ein und den Rest erledigt die Fahrt zum Zielort, oder ich überlege mir, ob ich nicht warte, bis es wärmer ist.

Möglicher Dauerstrom des BMS ist 150A. Kurzschlussfest bis 500A, vorher greift jedoch das BMS bei eingestellten 180A oder bei Versagen der Schutzschalter.
Die Zellen können 1C liefern, das heißt, 200A Dauerstrom macht ihnen nichts aus. Laden wäre mit 100A unschädlich möglich. Aufgrund der Ladecharakteristik wird jetzt erst der volle Ladestrom richtig ausgenutzt. Das heißt Ladebooster, bzw. Solaranlage laden immer mit der maximalen Leistung, weil die LiFePO4-Zellen in dem Bereich keine Absorptionsphase aufweisen (und auch nicht benötigen). Eine Autobahnfahrt in der Sonne würde also binnen 4 Stunden 150 - 160 Ah liefern.

Ladestromabschaltung des BMS habe ich auf 14,5 V gestellt. Stromabschaltung bei Überlast, wie oben geschildert, oder Unterschreiten von 11V. Dann müsste kurz Spannung angelegt werden und das BMS schaltet wieder durch (Landstrom, Motor, oder Solar).

Booster wurde auf 14,4V LiFePO4 gestellt. Dabei ist der Temperaturfühler obligatorisch, muss aber nicht an der Batterie verbaut sein - letzte Instanz ist ja das BMS. Somit geht auch ein kleiner KTY-Sensor direkt an der Klemmleiste des Geräts verbaut.

Schaudt EBL auf Blei (nass/Gel) eingestellt. Max. Spannung 14,3V bei Landstrom. Das ist bei uns eigentlich die absolute Ausnahme.

Solarregler ebenfalls auf LiFePO4 gestellt mit der Variante 14,2V. Da diese Spannungsquelle quasi immer anliegt, kann sie mit dieser Einstellung die LiFePO4-Zellen nicht stressen. Hier ist ebenfalls der Temperaturfühler obligatorisch, sonst funktioniert das Programm des Reglers nicht. Es ist ebenfalls nicht nötig, dass der Sensor an der Batterie verbaut ist. Ich habe hier auch einen KTY Sensor reingesetzt. Der Solarregler ist bei uns im Küchenschrank in Bodennähe verbaut, da er meiner Meinung nach in der Sitzbank bei der Heizung nichts verloren hat.

Man sieht, dass die Lithiumbatterie heute schon preislich völlig konkurrenzfähig, ja sogar überlegen ist. Ausschöpfen lässt sich das allerdings nur bei Selbstbau. Bei einer professionellen Batterie liegt man schnell bei 2.000 EUR.

Wer sich mit dem Gedanken trägt, mir es nachzutun, darf sich gerne melden. Ich helfe gerne mit Rat und Tips zur Konfiguration. Im Raum München, kann man mich auch mal besuchen, falls Bedarf ist.

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Acki am 18 Apr 2021 18:01:05

cinzano01 hat geschrieben:...
Die Zellen wurden liegend hochkant verbaut - das ist eine zulässige Einbauposition. Liegend waagrecht ginge auch, kann aber bei leichter Gasung zu Kapazitätsverlust führen. (Anm. Ich arbeite in der Li-Batterieforschung, jedoch völlig andere Technologie.)
...

Das lässt mich doch etwas nachdenklich werden ... :gruebel:

cinzano01 am 18 Apr 2021 18:03:12






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cinzano01 am 18 Apr 2021 18:12:42

Acki hat geschrieben:Das lässt mich doch etwas nachdenklich werden ... :gruebel:


Dann führe doch bitte aus, weshalb, dann kann ich vielleicht eine Antwort darauf liefern.

Acki am 18 Apr 2021 18:19:54

cinzano01 hat geschrieben:...
Dann führe doch bitte aus, weshalb, dann kann ich vielleicht eine Antwort darauf liefern.

Es gibt von verschiedenen Herstellern Vorschriften und/oder Empfehlungen über die Ausrichtung ihrer Zellen im Betrieb.
Wir haben hier im Forum diverse links zu den entsprechenden Infos.
Nun versuchst Du uns eines Besseren zu belehren!? :nixweiss:

cinzano01 am 18 Apr 2021 18:59:41

Verstehe zwar nicht, warum das in dem Unterton passieren muss, aber ich kläre gerne auf:

Oftmals wird von lageunabhängigem Betrieb gesprochen. Das ist nur bedingt richtig. In den Zellen ist ein organischer Elektrolyt, der in der Regel auf einem Kohlensäureester (Dimethylcorbonat oder Diethylcarbonat) basiert. Aus diesem wird an der Anode in Zuge der ersten Formierungen eine Art feste Matrix, die sog. SEI (Solid Electrolyte INterface) gebildet. Am Spannungsmaximum kann es auf der Anodenseite zu elektrochemisch induzierten Zersetzungen kommen, die kleine Mengen CO2 und andere Gase in Spuren freisetzen können. Da die prismatischen Zellen meist aus gestackten, seltener aus Pouchzelleinheiten oder aus Wickeln bestehen, kann aus den Primärzelllagen das Gas am besten nach oben austreten. In horizontal liegender Position verbleibt das Gas eher zwischen den Lagen und isoliert einzelne Bereiche der Elektrodenoberfläche, was mit einem Kapazitätsverlust einher geht, weil Teile des Elektrodenmaterials nicht mehr elektrisch angebunden sind.

Kann ich dir sonst noch Fragen beantworten?

Acki am 19 Apr 2021 07:29:24

cinzano01 hat geschrieben:Verstehe zwar nicht, warum das in dem Unterton passieren muss, aber ich kläre gerne auf:
...
Kann ich dir sonst noch Fragen beantworten?

Sorry noname (wie soll ich Dich eigentlich ansprechen?) ... Ich wollte Dir nicht zu nahe treten!

Ich will auch keine Lehrstunde über Akku-Physik und -Chemie von Dir ... damit hatte ich mich genügend beschäftigt, bevor ich mich vor 8 Jahren ins "Abenteuer" LiFe(Y)Po4 gestürzt hatte :wink:
Und ich habe in dieser Zeit dazwischen auch einige Veränderungen in den Empfehlungen der Hersteller erlebt. Und für mich ist weiterhin nicht der Händler oder der Bastler, dem es so halt besser ins System passt, die Referenz ... sondern einzig und allein der Hersteller einer Zelle!

Und da sagt auch dein Hersteller Lyshen ganz klar konträres zu Deiner Aussage ... --> Link
Man lese 5.4. c) !

Aber zugestanden: Jeder kann für sich selbst so bauen wie er will ... :nixweiss:

Gast am 19 Apr 2021 08:07:56

Das ist hier einfach ein weiterer Selbstbau Akku. Keiner von der besten Sorte der zum Nachbauen anregt. Dafür gibt es bessere Threads.

freki2 am 19 Apr 2021 10:28:17

Ich finds nicht schlecht muss ich sagen.

Und diesen wirklich aggressiven Unterton versteh ich auch nicht. Darüber wunder ich mich auch ehrlich gesagt ein wenig.
Ich will hier keine Diskussion über liegend oder stehend anzetteln... Aber der Erfahrungsaustausch in Foren basiert oft auf total praxisfernen Annahmen bzw. irgendwelchen ideal-theortischen Richtlinien.

Nur so aus meiner Laien Einschätzung, wenn ich als Produzent eine Garantie/Gewährleistung gebe (n muss), dann definiere ich auch GANZ genau welche Standards dem unterliegen.

Bei Aspirin bekomm ich auch 4 Seiten Beipackzettel... und bei Ritalin steht als Nebenwirkung "Plötzlicher Tod"

Wenn ich statt 4000 Zyklen durch das nicht-aufrechtstehen der Zellen nun nur noch 3000 Zyklen hinbekomme... mich würds nicht stören... 3000 volle-Ladezyklen bei einer Batterie werden wahrscheinlich länger sein als ich mein Auto habe... bzw. irgendwann gibt es soviel mehr Kapazität, die ich dann haben will, dass ich das ohnehin entsorge...

Aber das gilt natürlich nur für mich...

cinzano01 am 19 Apr 2021 10:49:21

Danke für deine Unterstützung.
Ich geb es aber auf gegen Leute, wie Acki zu versuchen mit Hintergrundwissen zu punkten.
Ich hab mein Wissen nicht nur aus der Theorie oder Herstellerdatenblätern, sondern, wie eingangs erwähnt, durch berufliche Tätigkeit in dem Segment. Ob Acki schon mal ne 18650 gewickelt oder ne Pouchzelle gestackt, formiert, zyklisiert, per REM untersucht, eine Cyclovoltametrie durchgeführt hat, weiß vermutlich nur er.

Ich habs jedenfalls schon..... ;) (und nicht nur 1x)

Zugegeben, ich bin kein Schreiner. Mit gehts aber nicht um die Ästethik der Kiste, sondern um die die Einbuíndung ins Gesamtsystem.

:ton:

Teemoe am 19 Apr 2021 13:38:02

Ich finde beide Seiten gut.

Die einen, die es (für sich) testen, auch wenn es nicht 100% der Herstellervorgabe entspricht und auch den Hinweis von anderen, dass genau dies und jenes eben nicht den Herstellervorgaben entspricht.

Jeder weitere kann dann selbst entscheiden, sich an die Vorgaben zu halten oder eben auch nicht. Am Ende ist jeder beim Eigenbau so oder so selbst dafür verantwortlich und muss/sollte es auch für sich selbst entscheiden.

Gerade für Laien (wie mich) in diesem Gebiet, sind solche Hinweise von Acki durchaus sinnvoll und wichtig. Denn ich persönlich will gerade auf Grund der nur sehr geringen Kenntnisse mich beim Selbstbau möglichst zu 100% an die Vorgaben halten und nicht "experimentieren" - auch wenn es in diesem Fall hier nun ggf. unkritisch ist. Nur woher soll der Laie genau das wissen - und wem im Forum soll er glauben? ;)

Optimal wäre natürlich, wenn direkt im Start-Post genau so etwas erwähnt werden würde. Gerade weil hier viele Laien mitlesen und dadurch zumindest "gewarnt" sind.
So oder so, sollten aber natürlich auch genau diese nicht einfach so irgendetwas nachbauen denn "Am Ende ist jeder beim Eigenbau so oder so selbst dafür verantwortlich". :ja:

freki2 am 19 Apr 2021 22:42:20

Könntest du mir sagen wo du deine Zellen bestellt hast? (gerne auch via PN, falls das geht)

cinzano01 am 19 Apr 2021 22:56:55

Über Soonbuy auf Aliexpress via EU Warehouse aus Polen.
Fertig versteuert. 5 Tage Lieferzeit.

Acki am 20 Apr 2021 07:18:23

Teemoe hat geschrieben:Ich finde beide Seiten gut.
...
Gerade für Laien (wie mich) in diesem Gebiet, sind solche Hinweise von Acki durchaus sinnvoll und wichtig.
...

Wahrscheinlich werden die meisten Leser dies auch so empfinden!

A propos empfinden/Empfindlichkeit: Man wirft mir hier einen aggressiven (Unter)Ton vor ...
Wenn man Widerspruch als aggressiv interpretiert, dann kann man das so sehen, ansonsten finde ich in meinen Kommentaren eigentlich keine wesentlichen Anzeichen von Aggression.
Diskussion heisst aber halt Austausch von verschiedenen Meinungen!

Teemoe hat geschrieben:Optimal wäre natürlich, wenn direkt im Start-Post genau so etwas erwähnt werden würde. Gerade weil hier viele Laien mitlesen und dadurch zumindest "gewarnt" sind.
...

Und genau dies geschieht hier halt nicht ... im Gegenteil: Man steht hin und erklärt, dass man es besser wisse als der Hersteller! Auf dessen "Beipackzettel" wird danach in der Diskussion schon gar nicht eingegangen ...

cinzano01 am 20 Apr 2021 08:55:07

Richtig! Diskussion heißt Austausch!
Deswegen schreibst du gleich, "du willst keine Lehrstunde in Zellchemie oder Physik!".
Ich will dich ja nicht BELEHREN, sondern mit Detailwissen versorgen. Das lehnst du völlig ab und stellst mich als einen Dahergelaufenen hin, der von nix ne Ahnung hat. Du verweist auf deine 8 Jahre Expertise in Lithiumtechnologie und ich bin seit 26 Jahren als Chemiker in der Forschung. So what?

Was soll ich dann da weiter machen? Da bist du für eine Diskussion völlig unerreichbar.
Jedoch ist das Detailwissen über den inneren Aufbau einer Zelle aber essentiell, um zu beurteilen, wo der mögliche Hund begraben sein könnte.

Alleine die Tatsache, dass wir uns hier über den Selbstbau von Hochleistungsbatterien zur Verwendung in Fahrzeugen, die am öffentlichen Straßenverkehr teilnehmen, austauschen, heißt doch nichts anderes, dass man zur Risikoabwägung entscheiden muss, ab man sich der Sache gewachsen fühlt, oder es besser sein lässt. Denn natürlich übernehme ich damit Verantwortung mir, meinen Passagieren und den anderen Verkehrsteilnehmern gegenüber!

Ja, ich weiß. Mein Beitrag ist nur einer unter vielen hier. Da gibt es absolut toll gelöste Projekte. Was ich aber aus den Threads über BMS-Einstellungen, Ladekennlinien, "Verpressen" von Zellen, Initilalladungen, etc. ersehen kann, ist, dass hier oft auch viel Unkenntnis vorhanden ist.
Ich habe mit meinem Beitrag einfach das Zusammenspiel 3er möglicher Ladestromquellen und die Abstimmung aufeinander aufzeigen wollen. Und dass das BMS quasi nur als allerletzte Instanz fungieren soll und tut, wenn die anderen Parameter kaskadiert eingestellt wurden.

Und jetzt is auch wieder gut.

PS: Mein Fachgebiet ist die Dickenänderung von Anodenmaterialien bei Lade-/Entladevorgängen was wichtig ist für den mechanischen Stress bei dichtest gepackten Fahrzeugbatterien. Davor habe ich jahrelang Elektrolytforschung betrieben, insb. die Zersetzung bei Ladeschluss und die Zusammensetzung der entstehenden Produkte.
Kann man glauben, muss aber keiner.

Wuidsau am 20 Apr 2021 09:04:31

Servus,
immer her mit den Infos!
Und gehe ruhig mal ins Detail warum man besser so oder so vorgeht!

Es gibt immer einen der aufgrund Unwissenheit aggro wird oder einen angehen will.
Dann, Madagaskarpinguine!! ( Lächeln und winken!)

Acki am 20 Apr 2021 09:07:50

... und warum weiterhin kein Wort zu den Hersteller-Empfehlungen betreffend Orientierungen der Zellen?

Bin wirklich ICH derjenige, der für eine Diskussion nicht zu haben ist?

cinzano01 am 20 Apr 2021 09:20:06

Wenn du mal deinen messerscharfen Verstand nutzt, könntest du dir die Antwort aus meinen Ausführungen zum inneren Aufbau der Zellen ableiten.
Aber die interessieren dich nach deiner Aussage zufolge nicht.
Kleiner Tipp: Bei einer VRLA Batterie hat es den gleichen Hintergrund....

cinzano01 am 20 Apr 2021 11:39:44

Es gibt ein Video eines m.M. nach völlig Verrückten, der eine Zelle zersägt und danach etwas zerflededert. Dummheit scheint offenbar keine Grenzen zu kennen alleine das Anfassen mit den bloßen Händen erwarte ich eher in Indien, als in USA, aber sei´s drum.

--> Link

Ich stelle hier ein Bild als Screenshot davon ein.



Man sieht die beiden Pole und den daraus resultierenden Totraum dazwischen.
Der Elektrodenstack ist mit dem überstehenden Separator (in Z-Faltung) erkennbar. Dieser Überstand ist sehr wichtig, denn er garantiert eine elektrische Trennung zwischen Anode und Kathode. Gleichzeitig ist der Separator aufgrund seiner porösen Struktur imstande durch die Kapillarkräfte Elektrolyt aus dem Container aufzusaugen. Dies geht in senkrechter aufrechter oder liegender Position am besten. In horizontaler Lage geht es mäßig und in Über-Kopf-Position aufgrund des Totraums zwischen den Polen gar nicht. Außer der Hersteller würde den Contaimer mit Elektrolyt fluten, was aber nicht gemacht wird. Der mit Abstand größte Teil des Elektrolyten wird vom Aktivmaterial der Elektroden aufgesaugt, ein deutlich kleinerer Teil vom Seperator, ein paar ml verbleiben als Reserve im Container.

Die Berstscheibe, die einen gerichteten Druckablass bei massiver Gasung ermöglichen soll, sollte sich natürlich an oberster Position befinden, damit nicht ggf. ein paar ml Elektrolyt verspritzt werden.
Das ist bei der von mir gewählten Position natürlich nicht der Fall. Daher auch die Angabe dieses Herstellers.
Andere Hersteller hingegen lassen auch horizontal senkrecht ausdrücklich zu. Es hängt von der Einschätzung des Herstellers und der eingefüllten Überschussmenge an Elektrolyt ab.



Auch die komplett horizontal-flache Lage geht bedingt. Nur können kleine Gasfelder Teile der Elektroden voneinander isolieren, was mit einem Kapazitätsverlust (und einigen unschönen Nebeneffekten) einher geht. Verhindert man die Gasung durch geeignete Parameter ist auch hier ein Betrieb möglich. Allerdings muss man wissen, dass der ganze Elektrodenstack beim Laden/Entladen sich in der Dicke ändert - er "pumpt" qausi und daher kann er den restlichen Elektrolyt besser verteilen, wenn die Zelle in irgendeiner Weise senkrecht steht, eben nur nicht kopfüber.

Ich hoffe, dass ich jetzt Licht ins Dunkel bringen konnte und nicht wieder einer "Lehrstunde" erteilt habe.....

siasd am 20 Apr 2021 12:52:42

Hallo, ich möchte euch als Ergänzung zu dieser prima Anleitung auch mein Video --> Link empfehlen. Ich hoffe das hilft dem einen oder andern weiter.
Viel Spaß beim Nachbauen,
Mr. von #G8N
YouTube --> Link

Tinduck am 20 Apr 2021 13:27:56

cinzano01 hat geschrieben:Ich hoffe, dass ich jetzt Licht ins Dunkel bringen konnte und nicht wieder einer "Lehrstunde" erteilt habe.....


Danke dafür.

Unterm Strich würdest Du also sagen, dass die Empfehlung 'senkrecht stehend' sich primär auf die korrekte Position der Berstscheibe bezieht? Und kann man das für die verschiedenen Hersteller der blauen Becher (EVE, CATL...) verallgemeinern? Die äussere Bauform ist ja nahezu identisch bei dieser Zellenform...

Es würde vielen Leuten, die ihre LiFePO unter'n Sitz quetschen wollen, natürlich helfen, wenn die Position 'senkrecht liegend' erwägenswert ist (unter Beachtung der Betriebsparameter, um Gasung zu vermeiden).

bis denn,

Uwe

Schneckerich am 20 Apr 2021 13:34:03

cinzano01 hat geschrieben:Ich hoffe, dass ich jetzt Licht ins Dunkel bringen konnte und nicht wieder einer "Lehrstunde" erteilt habe.....


Hallo, ich finde diese "Lehrstunden" super und hätte absolut nichts dagegen, wenn du hier auch noch Informationen/Hintergründe zum Thema Dickenänderung/"Atmen" bzw "Verspannen" verbreiten würdest. Die Frage, warum die Zellen bei Gebrauch ihre Dicke verändern und ob dem irgendwie begegnet werden sollte, wird ja doch häufig diskutiert ...

cinzano01 am 20 Apr 2021 14:40:25

Es ist relativ einfach erklärt:

Das Lithium ist als positives Ion auf der Kathodenseite gebunden. Hier in der Eisen(II)-phosphat-Matrix. Beim Laden wandert das Lithiumion durch die Membran zur Anode und wird dort in die Graphenmatrix eingelagert. Weiter wird auf der Kathode das Eisen(II) zu Eisen(III) oxidiert. Das freiwerdende Elektron wird über die äußere Spannungsquelle zur Anode transportiert und dort wird das Li+ zu metallischem Li reduziert. Beim Entladen läuft das Ganze rückwärts ab.

Damit das viele Male funktioniert, muss verhindert werden, dass das Li-Atom auf seinesgleichen trifft und ein metallisches Gitter ausbildet (das nennt man Lithium-Plating). Dieses Li-Metall wäre immobilisiert und die Kapazität sinkt.
Daher werden die Lithiumatome sozusagen vereinzelt zwischen Graphenlagen gepackt.

Im Graphit haben die einzelnen Lagen einen Abstand von ca. 335 nm. Jetzt wird noch ein Lithiumion dazwischen gepackt und das äußere Orbital mit dem Valenzelektron besetzt. Dabei steigt erstens der Atomradius des Li`s erheblich an (182 pm) und gleichzeitig entstehen abstoßende Kräfte zwischen der Elektronenhülle des Li-Atoms und der Elektronenhülle der Graphenlagen.

Dies führt zu einer Vergrößerung des Abstands der Lagen von 335 nm auf etwa 370 nm.



Das ist der eine Effekt.

Der andere Effekt ist, dass die aktive Schicht auf der Elektrode im Herstellungsprozess stark verdichtet wird (siehe auch "Kalandrieren"). Das verbessert die späteren Handlingseigenschaften und die volumetrische Kapazität.

Jetzt muss man unterscheiden zwischen dem Volumenzuwachs über die Abstandsänderung der Lagen (mit Laden und Entladen reversibel) und zwischen einer (irreversiblen) Auflockerung der Schicht.

Die Kräfte hierbei würden jede Mechanik zerstören. Die Lösungen hier mit Gewindestangen oder Spannbändern... nunja.....

Diese Dickenänderung ist mechanisch nicht in den Griiff zu bekommen.

Jetzt kommt das ABER:

Ein mäßiger Druck macht durchaus Sinn, denn beim Füllen der Zellen kann man das Gas im Porenvolumen des Aktivmaterials nicht restlos entfernen. Man müsste hier im Hochvakuum bei hohen Temperaturen arbeiten, was nicht geht. Zudem sind im organischen Elektrolyten auch noch reichliche Mengen an Gas gelöst.

Dieses Gas wird zu Beginn der Zellen während des Formierens beim Hersteller weitesgehend ausgetrieben indem die ersten Zyklen unter teils völlig anderen Bedingungen an der offenen Zelle gefahren werden. Ein mäßiges Pressen hilft beim Prozess des Squeeze-out. denn die Gasblasen sollen und müssen raus. Anschließend wird die Zelle ggf. nachbefüllt, evakuiert und versiegelt. Das ist auch der Grund, warum die Berstscheibe immer nach innen gewölbt ist, bzw. sein sollte.

Schneckerich am 20 Apr 2021 15:47:20

cinzano01 hat geschrieben:Es ist relativ einfach erklärt: ...


Vielen Dank für diese ausführliche Erklärung, so ganz einfach zu verstehen fand ich den Unterrichtsstoff freilich nicht, hatte ich seinerzeit in der Schule Chemie doch mit Note 5 abgewählt ...

Falls du magst, könntest du vllt noch kurz darauf eingehen, warum manche Zellhersteller eine Verpressung mit 300kgf fordern, um auf die angegebene Zyklenzahl zu kommen, das hat sich mir aus deinen Erläuterungen nicht erschlossen ...

Gast am 20 Apr 2021 16:05:58

Was interessant wäre : Unterschiede zwischen den 18650 Zellen mit denen du Entwicklungserfahrung hast und den mit Flüssig-Elektrolyt versehenen blauen Becher-Zellen in Bezug auf die Sollbruchstelle.

Gast am 20 Apr 2021 23:20:06

cinzano01 hat geschrieben:Ich hoffe, dass ich jetzt Licht ins Dunkel bringen konnte


Ja, vielen Dank!

cinzano01 hat geschrieben:und nicht wieder einer "Lehrstunde" erteilt habe.....


Doch, und was für einer. Klasse!
Mehr davon.
Danke.

cinzano01 am 21 Apr 2021 06:34:36

pfeffersalz hat geschrieben:Was interessant wäre : Unterschiede zwischen den 18650 Zellen mit denen du Entwicklungserfahrung hast und den mit Flüssig-Elektrolyt versehenen blauen Becher-Zellen in Bezug auf die Sollbruchstelle.


Die ist oben am Deckel beim Pluspol, dass die Rundzellen nicht aufrecht stehen müssen ist darin begründet, dass die Expositionsmenge einfach sehr gering ist. Trotzdem auch hier: Der Kopfraum hat den größten Totraum, wo sich dauerhaft kein Elektrolyt sammeln sollte.
Aufgrund der Wickeltechnik kann eine Rundzellen nach außen kaum pumpen, das kann jedoch zu Anodenabrissen führen.

Gast am 21 Apr 2021 08:03:07

pfeffersalz hat geschrieben:Was interessant wäre : Unterschiede zwischen den 18650 Zellen mit denen du Entwicklungserfahrung hast und den mit Flüssig-Elektrolyt versehenen blauen Becher-Zellen in Bezug auf die Sollbruchstelle.


pfeffersalz hat geschrieben:Das ist hier einfach ein weiterer Selbstbau Akku. Keiner von der besten Sorte der zum Nachbauen anregt. Dafür gibt es bessere Threads.


Bin sicher du findest dort die Antwort.
Oder vielleich kann der 8J-Beipackzettel-Profi antworten. Der hat sich ja mit "Akku-Physik und -Chemie genügend beschäftigt"....

Serg8 am 22 Apr 2021 10:39:16

an cinzano01

Das ist einfach Spitze! Sehr gute Nachricht. Vielen Dank für deine Infos hier!

Das ist genau die Info die mich wieder aufmuntert lässt, dass mein Vorhaben (200Ah Zellen sind schon seit einem Monat beim Aliexpress bestellt+ 150A BMS. im Prinzip so ähnlich wie bei dir ist auch meine Konfiguration) nämlich unter dem Sitz unseres Ducato zuverlässig funktionieren wird.

Ich habe mir schon überlegt nach der Anlieferung der Zellen bei mir diese gleich weiter zu verkaufen und mir dann 150Ah Zellen bestellen, weil diese nicht so hoch sind wie 200Ah Zellen und stehend unterm Sitz knapp passen.
Es wurde hier zwar schon mehrfach diskutiert aber keiner hat es bis jetzt so fachspezifisch wie du die Möglichkeiten der Enbaulage erklärt, meistens heißt es Enbaulage "stehend" weil der Hersteller es so im Handbuch schreibt.

So jetzt dürfen die Zellen langsam bei mir eintrudelt es juckt schon in den Fingern.

womocharly am 22 Apr 2021 15:25:58

Hallo cinzano01,
vielleicht helfen Dir einige Lösungen aus meinem Selbstbau-Projekt:
Ziel: 200 Ah LiFePo4 unter den Fahrersitz vom DUCATO 230, Bj.1996 (ohne Drehkonsole!).
Bedingungen: 1. Batterien aufrecht stehend.
2. Ohne Eingriffe in die vorhandene Elektrik.
3. Keine speziellen Werkzeuge und Meßmittel(nur Multimeter und normale Werkzeuge).
4. Finanzielles Limit: 500 Euro.
Lösung: 4 Stück 200Ah Zellen über Aliexpress von LANHIEM frei Haus für 350,94 Euro
1 Stück JBD Smart BMS 12 V 120A von GOGOGO incl. Bluetooth für 56,78 Euro
1 Stück Sicherungsautomat 12 V / 100 A für 8,54 Euro
1 Stück US-Munitionskiste Kaliber 50 für 25,94 Euro
plus div. Kleinteile, Kabel, Ringösen usw. ca. 30,00 Euro
Insgesamt ca. 480,00 Euro
Die Zellen waren perfekt verpackt und hervorragend ausbalanciert. Ich habe sie quasi jungfräulich in die Munikiste gepackt. An der Stirnseite sind dann in der Kistenoch ca 80 mm Platz für das BMS und den Bluetooth-Modul. Dann reichen auch die drei Anschlußkabel des BMS zum Minus-Pol der Batterie und alle Balancerkabel von der Länge.
An der Vorderseite der Kiste die 2 Stromverteilerschienen, der Sicherungsautomat für den 1500 W WR und die 3 Leitungssicherungen für Kompressor-Kühli, Solarregler und Ladegerät
(sitzt bei mir unter dem Beifahrersitz).
An der US-Munitionskiste mußte ich alle überstehenden Teile(Scharnier, Verschluß, Tragegriff etc.) mit einer Feinsäge entfernen. Nur dann paßt sie mit Deckel unter den Fahrersitz.
Zur Zeit bin ich beim Testen der Hauptfunktionen des BMS. Mit der App-Version 3.1.1020 klappt das bis jetzt tadellos.

30721 30727
30726 30722
30724 30725
30723

Grüße
womocharly

Serg8 am 22 Apr 2021 15:45:22

Hallo womocharly,



cinzano01 hat doch schon seine Batterie zusammen gebaut was soll er noch hier anders machen?
Dein Bau ist auch nicht anders als sein nur, dass deine Zelle stehend unterm Sitz in der Kiste stehen.

Ich denke das geht nicht mit allen Ducatos und so wie du es selber geschrieben hast ist deiner Bj.1996 da hast wahrscheinlich mehr Platz nach oben.

Auf jeden Fall in den neueren Generationen vor allem im Wohnmobil Ducato mit der Drehkonsole hat man ca.20cm Hohe unterm Sitz und deswegen ist dort eine DIN-Batterie meistens mit 19cm Höhe verbaut.

Wenn man jetz 200Ah dorthin verbauen will, dann hat man nur eine Einbaumöglichkeit und zwar ,dass die Zellen hochkant (bei 200Ah Zelle ist es 55 mm schmale Seite ) liegend in der selbst zusammengebauten Kiste unter den Sitz wandern also die Pole schauen zum Cockpit oder zum Wohnraum je nach dem was einem besser taugt. Meine 200Ah Prisma Zellen die Blauen halt haben BxHxT 175mmx205mmx55mm und es geht nur liegend was bis jetzt aber bei mir ein ungutes Gefühl so eine Einbaulage erzeugt hat, was aber dank cinzano01 jetzt kein Problem ist und man schläft wieder ruhig:)

Grüße

cinzano01 am 22 Apr 2021 15:56:20

Das mit der Munitionsbox ist gar nicht verkehrt. Im Marinebereich gibt es auch fertige Batterieboxen zu Hauf

--> Link.

Zu den Kosten muss man ehrlicherweise sagen, dass Preisangebane von ~ 350 EUR für 4x 200 Ah Zellen nicht ganz korrekt sind.

Auch wenn sie oftmals am Zoll vorbei geleifert werden - es muss jedem klar sein, dass man selber für die korrekte Verzollung verantwortlich ist und auch im Nachgang noch belangt werden kann. Somit sind da immer 19% Einfuhrumsatzsteuer mit drauf zu schlagen. Oder man kauf bei einem EU-Warehouse - dann wurde die Verzollung vorab erledigt und es stellt eine innergemeinschaftliche Lieferung dar, die an Endverbraucher steuerfrei bleibt.

Serg8 am 22 Apr 2021 16:09:07

was für ein aktiver Balancer habt ihr gekauft?

Danke.

Grüße

womocharly am 22 Apr 2021 16:16:59

Hallo Serg8,
alles klar. Ich wollte ja auch nur zeigen, daß eine 200 Ah stehend unter den Fahrersitz beim Ducato 230 ohne Drehkonsole passt. Der liegend-Einbau ist ja wohl unter den Experten im Forum sehr umstritten! Die Zellen sind 210 mm hoch. Die Abmessungen der fertigen Batteriebox: 360 x 220 x 245 (L,B.H). Nach dem Einbau sind alle Anschlußelemente von vorn
durch die große Öffnung in der Sitzkonsole zugänglich.
Die angegebenen Preise sind so von mir bezahlt worden.
Ich habe zum BMS keinen zusätzlichen Balancer verbaut. Wozu?
Grüße
womocharly

Stocki333 am 22 Apr 2021 16:30:15

Serg8 hat geschrieben: Meine 200Ah Prisma Zellen die Blauen halt haben BxHxT 175mmx205mmx55mm und es geht nur liegend was bis jetzt aber bei mir ein ungutes Gefühl so eine Einbaulage erzeugt hat, was aber dank cinzano01 jetzt kein Problem ist und man schläft wieder ruhig:)

Das ist aber nicht der "Vater der Gedanken" Oder doch.
Franz

Serg8 am 22 Apr 2021 17:30:34

wieso ist es unter Experten umstritten? Ich dachte cinzano01 hat das jetzt deutlich erklärt. dass diese liegende Einbauweise kein Problem ist oder habe ich was miesverstanden.

Wenn ich meine Zellen stehend ganz normal im Batteriegehäuse starr fixiere und dann das Gehäuse samt Zellen auf die Seite nach vorne kippe, dann liegt das Batteriegehäuse genau unterm Sitz do wo nur eine vom Werk aus verbaute DIN Batterie Platz hat1.
Das sind die Außenmaßen meines Gehäuses 245 mm Hoch 345 mm Breit und 190 mm Tief ,Innen habe ich 215 Hoch 335 mm Breit und 180 mm Tief.

Ich habe mich ein wenig in das Thema eingelesen und habe für mich verstanden, dass man einen Balancer nicht zwingend braucht wobei manche sagen der ist für ein Mal pro Monat oder seltener nicht verkehrt wäre wenn er beim Vollladen dann balanciert, also ab und zu Quasi balanciert. Was meint ihr dazu?

Stocki333

ich bin auf dem Gebiet noch neu aber das macht nichts bin schnell lernfähig und Grundwissen in der Elektrotechnik ist auch vorhanden, aber bis jetzt ist kein Meister vom Himmel gefallen und ich muss noch auch viel auffassen :)

Werde wie cinzano01 meine Zelle hochkant unterm Sitz verbauen und dann eine Erfahrung sammeln.

Stocki333 am 22 Apr 2021 18:13:39

Serg8 hat geschrieben:wieso ist es unter Experten umstritten? Ich dachte cinzano01 hat das jetzt deutlich erklärt. dass diese liegende Einbauweise kein Problem ist oder habe ich was miesverstanden.
Werde wie cinzano01 meine Zelle hochkant unterm Sitz verbauen und dann eine Erfahrung sammeln.

Es gibt 2 Punkte, die er nicht erklärt hat.
Warum geben die Hersteller die Stehende Bauweise an. Auch Winston durfte man früher anders verbauen. Irgendwann wurde das geändert.
Warum???
Wie wirkt sich das auf die Langzeitstabilität aus. Die liegende Bauweise. Auch sollte man die Klimabedingungen (ganzjährig) in Betracht ziehen. Die stehen ja nicht in einem Kellerabteil. Mit nahezu konstanter Temperatur.
Was passiert bei 45- 50 Grad im Fzg. Im Süden ohne weiters möglich. Und dann noch hohe Ströme die aus den Zellen gezogen werden. Wie wirkt sich das aus. Der Innendruck steigt doch hier stark.
Das und ähnliche Fragen gehen mir durch den Kopp.
Ich habe mich ein wenig in das Thema eingelesen und habe für mich verstanden, dass man einen Balancer nicht zwingend braucht wobei manche sagen der ist für ein Mal pro Monat oder seltener nicht verkehrt wäre wenn er beim Vollladen dann balanciert, also ab und zu Quasi balanciert. Was meint ihr dazu?

Merk dir diesen Satz. Und das gilt für alle Einsteiger in die Materie Lithium.
-
Betreibe nie so ein Lithium System ohne Balancing der Zellen.
-
Und schon gar nicht ohne BMS. Den merk dir eines. Eine Elektronik ist dir haushoch überlegen in der Überwachung.
Es gibt keine Unzuverlässlichere Überwachung als der Mensch. Und langsam noch dazu.
Und eine Elektronik kennt keinen Zustand wie.
Naja, wird schon noch gehen.
Erscheint vielleicht nicht Logisch. Aber bednke eines. Unsere alten Anlagen laufen wie am ersten Tag. Und damals hat die Überwachung ein Drittel der Gesammtkosten ausgemacht.
Und heute. Rechne mal was die Zellen kosten und was kostet das BMS. Und du hast auch noch einen BC integriert. Wir haben den noch extra bezahlt.
Franz

Serg8 am 22 Apr 2021 18:18:26

ich habe aber nirgendwo hier geschrieben,dass ich meine Zellen ohne BMS betreiben möchte!
Also ist deine Behlerung hinfällig.

Stocki333 am 22 Apr 2021 18:28:32

Serg8 hat geschrieben:ich habe aber nirgendwo hier geschrieben,dass ich meine Zellen ohne BMS betreiben möchte!
Also ist deine Behlerung hinfällig.

Dann lies dir deinen Text durch.
Und darum habe ich dir das so genau geschrieben.
ich bin auf dem Gebiet noch neu aber das macht nichts

Also wieder mal umsonst geschrieben. Den du weißt ja eh schon alles. Warum fragst dann eigentlich.
Und noch etwas. Es war keine Behlerung. sonder ein Tipp. Der dich, aber auch andere, die das lesen, vor Schaden bewahrt.
Gruß Franz

Energiemacher am 22 Apr 2021 18:31:02

Stocki333 hat geschrieben:sonder ein Tipp. Der dich, aber auch andere, die das lesen, vor Schaden bewahrt.
Gruß Franz


Hut ab, vor deiner Engelsgeduld....... :top: :top: :top:


Grüße

cinzano01 am 22 Apr 2021 18:34:47

Stocki333 hat geschrieben:Es gibt 2 Punkte, die er nicht erklärt hat.
Warum geben die Hersteller die Stehende Bauweise an.

(...)

Was passiert bei 45- 50 Grad im Fzg. Im Süden ohne weiters möglich. Und dann noch hohe Ströme die aus den Zellen gezogen werden. Wie wirkt sich das aus. Der Innendruck steigt doch hier stark.




Ich habe diese Punkte sehr wohl erläutert! Bitte meinen Beitrag über den Aufbau der Zellen nochmal durchlesen!

Worin begründest du beim Entladen einen starken Anstieg des Innendrucks der Zellen?

Durch Erwärmen steigt der Dampfdruck des Elektrolyten, richtig, aber die Dampfdruckkurve der am leichtesten siedenden Komponente, Dimethylcarbonat, ist jetzt sooo dramatisch nicht....

Serg8 am 22 Apr 2021 19:30:11

Engelsgeduld? Ein Tipp? Echt nett von euch.

Wieso zum Geier werden hier ständig neue Mitglieder unterschätz?

Mein ihr wirklich wenn ihr die Akkus schon länger habt, dass nur ihr jetzt euch auskennt.

Neu heißt nicht Nichts wissend, sondern man hat die Praxis Erfahrung noch nicht die kommt aber erst mit der Zeit ist ja logisch oder.

Ich fahre seit 6 Jahre ein Elektroauto und ich weiß sehr wohl was ein BMS und jetzt?

Keiner von euch hat jetzt erklärt im Detail was ein aktiver Balancer anders macht aber allgemein Tipps geben ja das geht schon in Ordnung.

Danke trotzdem.

Das Wissen was cinzano01 hier verbreitet hat war mehr als ein Tipp und auch er wurde am Anfang als nicht ganz wissender abgestempelt hat aber schnell für Klarheit gesorgt.aber jetzt driften wir vom Thema ab.

Bin für jeden normalen Austausch dankbar.
Grüße

Stocki333 am 22 Apr 2021 19:33:35

cinzano01 hat geschrieben:Ich habe diese Punkte sehr wohl erläutert! Bitte meinen Beitrag über den Aufbau der Zellen nochmal durchlesen!

Das streite ich auch nicht ab. Auch wenn du sehr gut und einfach geschrieben hast. Die chemischen Zusammenhänge sind nicht mein Wissensstand.
Ich bin mehr der Praktische Anwender. So hat jeder sein Gebiet. Mit Überschneidungspunkten. Ist Ok für mich. Jeder hat seine Qualitäten.

cinzano01 hat geschrieben:Worin begründest du beim Entladen einen starken Anstieg des Innendrucks der Zellen?

Durch Erwärmen steigt der Dampfdruck des Elektrolyten, richtig, aber die Dampfdruckkurve der am leichtesten siedenden Komponente, Dimethylcarbonat, ist jetzt sooo dramatisch nicht....

Wie sich das genau auswirkt. Siehe oben.
Aber es gab, auch hier im Forum Berichte, (bei Winston) Weiße Ablagerungen beobachtet wurden. Um die Sicherheitsventile.
Zu der Erwärmung noch eine Erkenntnis von meiner Seite. Winston bleiben auch bei hoher Last kalt. 300 Ah. Entladung 206 A auf 50 %. Erhöhung von 8 auf 9 Grad.
Bei Blauen 100 Ah Zellen stellt sich bei einer Entladung mit 37A eine Temperatur von 29 Grad ein. Bei 105 A bekommst man Bedenken. Kannst mir glauben.
Und jetzt komm ich wieder auf die Ausgangsposition zurück.
Was passiert bei hohen Temperaturen im FZG und hoher Entladung.
Besteht hier nicht die Gefahr des Öffnen des Sicherheitsventil.
Was Passiert bei liegender Montage bei Öffnen des Ventil. Bei stehender Montage kommt vermutlich nur Gasförmige Stoffe raus.
Aber bei liegender.
Und warum geben Hersteller nur Stehende Nontage frei.
Gruß Franz

Stocki333 am 22 Apr 2021 19:42:26

Serg8 hat geschrieben:Ich fahre seit 6 Jahre ein Elektroauto und ich weiß sehr wohl was ein BMS und jetzt?

Die Erkenntniss daraus ist ganz einfach.
-
Du kannst nicht zurückschalten.
-
Das verlernt man anscheinend. Mit der Elektrischen Antriebsart.
Was lerne ich daraus.
Kein Elektroauto für mich. :cry: :cry:
Jetzt mal im Ernst. Findest du das Fair, was du geschrieben hast. Auf eine ganze einfachen Tipp.
Das war doch kein Angriff.
Aber eine Frage hätt ich schon noch.
Welches BMS du verwendest. Und wie du es Programmierst das es nur einmal im Monat balanciert.
Hochachtungsvoll Franz

Serg8 am 22 Apr 2021 20:02:48

Was verlerne ich da zurückschalten?
Ich fahre noch ein Auto als Schaltgetriebe. Du kennst mich doch gar nicht aber hast schon eine Meinung gebildet nicht wahr.

Wenn’s kein Angriff war dann ist es gut jetzt, ansonsten weiß ich mich zu verteidigen.

Ein aktiver Balancer kann man an den vorhandenen BMS anschließen und über einen Schalter dann ein Mal von mir aus im Monat einschalten und fein balancieren lassen.
Oder man lässt den Balancer wie es manche schon länger praktizieren ganz weg und lädt nicht immer auf 100% sondern ab und zu halt vollladen und, ob jetzt die Zellen 3500 0der 4000 Ladezyklen packen ist mit persönlich Schnuppe. Für mich ist ein Akku ein Verschleißteil wenn jetzt mit Lifepo4 ein langsames aber das weiß du bestimmt schon länger:)

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