Wichtiges zur Ladung von LFP / LiFePO4-Akkus

Habe ich noch nie irgendwo gelesen. Die Hersteller liefern die Zellen mit 25 bis 30% Ladung aus, weil es anerkannterweise die beste Ladungsmenge ist, um Lithium-Zellen bei möglichst geringem Verschleiß möglichst lange zu lagern.

Ich vermute, dass Du hier einer Verwechslung aufgesessen bist. Denn mit 80% ist meiner Beobachtung nach immer die Maximalladung gemeint, auf die man Lithium-Akkus optimalerweise höchstens aufladen soll, um im normalen Betrieb einen möglichst geringen Verschleiß zu erreichen. Nur dass man diese 80% eben nicht einfach so messen kann. Weshalb diese Idee zwar nicht dumm ist, in der Praxis aber kaum umsetzbar. Abgesehen davon, dass man 100% der Kapazität bezahlen und mit sich herumschleppen muss, sich die Lebensdauer durch die zurückhaltende Nutzung aber nur enttäuschend wenig verlängert, was mich an der Wirtschaftlichkeit dieser Idee doch sehr zweifeln lässt. Hinzu kommt noch, dass Lithium-Batterien eher selten wegen eines deutlichen Kapazitätsverlusts verschrottet werden, sondern viel öfter durch Veraltung der Anwendung, für die sie einst angeschafft wurden. Die Nutzungsfristen von Geräten sind schlicht zu kurz im Verhältnis zur Lebensdauer der meisten Lithium-Akkus. Hinzu kommen noch die Akku-Defekte durch Falschbehandlung, die dann zu Frühausfällen und im weiteren zu Neukäufen führen.

Grüße, Tom

Was ist ein MWR? Ein "Mikrowechselrichter"? Oder ein Markenname? Oder noch was anderes? Nicht jeder befindet sich in derselben Peergroup wie man selbst...

Unter Falschbehandlung verstehe ich das Verlassen bzw. Überschreiten der vom Zellenhersteller vorgegebenen Betriebsdatengrenzen:

• Maximal und minimal zulässige Zellenspannung
• Maximal zulässiger Lade- oder Entladestrom
• Betrieb oder Lagerung bei zu hoher oder zu niedriger Temperatur
• Oft werden vollständig entladene Batteriepacks für längere Zeit sich selbst überlassen und die Selbstentladerate der Zellen in Verbindung mit der Ruhestromaufnahme des BMS führen dann zur Tiefentladung einzelner Zellen und damit zum Defekt der kompletten Batterie.
• Oder das BMS schaltet die Ladefunktion bei Kälte nicht ab, oder Zellen werden außerhalb des hierfür geeigneten Temperaturfensters mit hohem Strom aufgeladen.
• Auch hohe Anlaufströme von Verbrauchern oder Kurzschlüsse fallen unter diese Schadenskategorie
• Ebenso mechanische Überbeanspruchungen
• Oder Korrosion durch Zutritt von Feuchtigkeit

Grüße, Tom

Hallo Gerd,

je kleiner der Ladestrom ist, desto länger wird die Lebensdauer der Akkus. Allerdings steigt dann oft auch der Stromverbrauch beim Laden durch die lange Versorgungszeit an, was natürlich auch ein Kostenfaktor sein kann. Ich bin zum Beispiel nach anfänglicher Zurückhaltung beim Ladestrom bei unserem Elektroauto dazu übergegangen, immer mit maximaler Leistung zu laden, weil bei kleiner Ladung der Stromverbrauch um rund 20% ansteigt. Auf die Dauer ist der zusätzliche Strom dann teurer, als eine neue Batterie, weil die alte wegen der erhöhten Ladeleistung vielleicht früher ausgetauscht werden muss.

Die Erhaltensladung wurde mal für Bleiakkus erfunden, weil diese gegen Sulfatierung zwangsläufig mit recht hoher Spannung aufgeladen werden müssen, diese hohe Spannung aber ihrerseits bei zu langer Einwirkung zu Gitterkorrosion an den Bleibatterien führt. Bei Lithium-Akkus gibt es zwar auch ein paar unerwünschte Effekte, aber zum Glück weder Sulfatierung noch Gitterkorrosion. Aus diesem Grund ist eine extra Erhaltensladestufe bei Lithium-Akkus definitiv entbehrlich, denn diese vertragen durchaus für eine ganze Weile die maximal zulässige Zellenspannung von 3,65V. Da jedoch auch Lithium-Akkus schneller altern, wenn ihre Spannung nahe an den maximal oder minimal zulässigen Grenzen gehalten wird, versucht man besonders bei längeren absehbaren Lagerzeiten eine 30%-Ladung anzustreben, bei der die Lagerfähigkeit dann ein Maximum erreicht. Aber natürlich sind 30% Ladezustand in der täglichen Verwendungspraxis völlig ungeeignet, schließlich möchte man den Akkus ja Energie entnehmen, um damit Verbraucher zu betreiben. Dies nur als Hinweis, wofür die Erhaltensladung ursprünglich mal gedacht war und dass man sie bei Lithium-Akkus nicht benötigt, da ihre Selbstentladerate so gering ist, dass sie jahrelang sich selbst überlassen werden können, ohne Schaden zu nehmen.

24V-Batterien, welche aus der Reihenschaltung von zwei 12V-Batterien gebildet werden, sind immer etwas schwierig. Bei LiFePO4-Batterien mit BMS empfiehlt es sich auch eher, statt zwei vierzelligen 12V-Batterien in Reihe gleich eine einzige achtzellige 24V-Batterie zu verwenden, denn dann hat man das von Dir genannte Problem gar nicht erst, weil das BMS alle acht Zellen entsprechend ausgleicht, was bei zwei getrennten vierzelligen 12V-Batterie natürlich nicht möglich ist. Man kann aber dennoch einen externen Batterie-Equalizer für zwei 12V-Batterien verwenden, welcher die Spannungen der beiden Batterien permanent miteinander vergleicht und wenn nötig, Energie von der volleren in die leerere Batterie umpumpt.

Grüße, Tom

Optimal wäre wohl, die Ladespannung abzuschalten. Dann würde die Zellenspannung schnell absinken und die Lebensdauer verlängert sich. Die eingelagerte Kapazität wird sich dabei nur geringfügung vermindern, da im Bereich über 3,4V kaum noch Energie eingespeichert wird.

Grüße, Tom

Naja, so nach einem bis drei Jahren dann vielleicht noch mal randvoll aufladen. Eine "Erhaltensladung", wie sie ursprünglich mal für Bleiakkus erdacht wurde, ist bei Lithium-Akkus aber sinnfrei. Bei Bleiakkus führt jegliches Vorhandensein von entladenem Aktivmaterial - und das gibt es natürlich auch schon zu 1%, wenn ein Bleiakku noch zu 99% geladen ist - dazu, dass sich die Bleisulfatkristalle (das ist das entladene Aktivmaterial) zu immer größeren Kristallen zusammenballen und dadurch langsam inaktiv werden (das nennt man dann ab einem gewissen Grad "Sulfatierung"). Außerdem entladen sich Bleiakkus, anders als Lithium-Akkus, relativ schnell selbst. Bei Lithium-Akkus gibt es so einen "Sulfatierungs-Mechanismus" aber nicht. Statt dessen werden Lithium-Akkus üblicherweise auch nicht voll aufgeladen gelagert, sondern mit einer Ladung zwischen 25 und 30%, denn dabei erreichen diese dann die höchste Lebensdauer, weil die Korrosions- und Zersetzungsvorgänge von Aktivmaterialien und Separatoren dann ein Minimum erreichen. Will man aber Lithium-Akkus stets mit maximaler Leistungsfähigkeit einsatzbereit halten, kommt man nicht umhin, sie mehr oder weniger voll aufzuladen. Nur benötigen sie eben keine ständige "Erhaltensladung", weil sie sich kaum selbst entladen.

Grüße, Tom

Mach es halt so, wie Dir der Schnabel gewachsen ist. Du kannst die Ladespannung fest auf 14,6V einstellen (3,65V/Zelle) und dauerhaft an der Batterie lassen. Oder Du stellst eine beliebige "Erhaltensladespannung" zwischen 13,4 und 14,6V ein, auf welche die Batterie dann nach Abschaltung der Hauptladephase zurückgeht. Weniger als 13,4V machen keinen Sinn, da hier etwa der Punkt von 95% Ladezustand liegt und bei einer geringeren Spannung der sich dann einstellende Ladezustand wegen der sehr unlinearen Kennlinie einer LiFePO4-Batterie kaum vorhersehbar ist. Such Dir was aus.

Ich stelle permanent 14,6V ein. Dann sind immer 100% Ladezustand vorhanden und man reduziert bei dauerhafter Netzversorgung die Zyklisierung, weil die Batteriespannung immer bei 14,6V bleibt.

Grüße, Tom

Hallo Wolfgang,

der Wunsch, die Lebensdauer der Lithium-Zellen dadurch zu verlängern, indem man weit genug von den Lade- und Entladeschlussgrenzen wegbleibt, wird leider sehr wirksam dadurch sabotiert, dass man den Ladezustand von Lithium-Zellen im Bereich zwischen 10 und 90% nur sehr unvollkommen über die Zellenspannung messen kann. Man muss den Ladezustand aber kennen, wenn man seinen Batteriepack ausbalanciert halten möchte und natürlich muss man den Ladezustand auch insbesondere dafür kennen, um Lade- und Entladeschluss einigermaßen zutreffend zu erkennen. Der Grund ist die von mir hier sattsam gepostete Grafik, die das Verhältnis zwischen Zellenspannung und Ladezustand zeigt:

Man sieht, dass die Veränderung der Zellenspannung im Bereich von Ladeschluss und Entladeschluss "senkrecht geht", also sehr gut erkennbar ist. Deshalb eignen sich diese Bereiche auch exzellent zur Kennzeichnung von Lade- und Entladeschluss. Aber woran macht man diese Grenzen fest, wenn man die Zellen z.B. nur zwischen 10 und 90% Ladezustand halten möchte? Der Unterschied der Zellenspannung ist in diesem Bereich so klein, dass er sich nicht zur Erkennung der Bereichsgrenzen eignet.

Man könnte jetzt einwerfen, dass die Spannungsunterschiede im mittleren Bereich zwar nur sehr klein sind, aber dennoch erkennbar und deshalb versuchen, sie zur Auswertung heranzuziehen. Das funktioniert in der Praxis aber leider nicht, weil es neben dem Ladezustand auch die durch den Innenwiderstand der Zellen bedingten Unterschiede in den Zellenspannungen bei fließenden Last- bzw- Ladeströmen gibt, welche die Zellenruhespannungen überlagern. Die Folge ist, dass es bei höheren fließenden Strömen zwangsläufig zu Fehlabschaltungen kommt, wenn das BMS so "scharf" eingestellt wird, dass man z.B. nur noch 150 oder 200mV nutzbaren Zellenspannungsbereich zulässt. So wird das also nix. Das haben zwischenzeitlich Heerscharen an Usern ausprobiert und sind dann reumütig wieder zu den üblichen Abschaltpunkten zurückgekehrt, welche zum störungsfreien Betrieb von Lithium-Batterien nun mal unerlässlich sind: 3,65V Ladeschluss und 2,5V Entladeschluss.

Weshalb ich davon abrate, unnötig Zeit und Nerven durch eine solche Verengung des nutzbaren Ladungsbereiches zu verschwenden, zumal die LiFePO4-Zellen in der täglichen Praxis wohl eher nicht an hohen Zyklenzahlen versterben werden, sondern aller Erfahrung nach viel schneller durch Fehler in der Betriebsführung.

Grüße, Tom