Wichtiges zur Ladung von LFP / LiFePO4-Akkus

  • Da offenbar weitgehend Unkenntnis besteht, wie LiFePO4-Akkus optimal geladen werden, hier einmal eine kurze Anleitung:


    1. Als erstes einen Blick in die Betriebsanleitung des Akkuherstellers werfen, dort sind üblicherweise die empfohlenen Werte für die Ladespannung und den maximale Ladestrom eingetragen.
    2. Die Ladespannung für LiFePO4-Akkus darf in den meisten Fällen 3,6 bis 3,65V pro Zelle betragen. Für vierzellige 12,8V-Batterien also 14,4 bis 14,6V. Oberhalb dieser Spannungsschwellen trennt das BMS die Batterie zur Sicherheit von der Ladestromquelle.
    3. Die Entladeschlussspannung darf bei LiFePO4-Zellen zwischen 2 und 2,5V pro Zelle liegen. Für vierzellige 12,8V-Batterien also 8 bis 10V. Auch hier trennt das BMS bei Unterschreitung der zulässigen Spannungsschwelle die Batterie von der Entladelast.
    4. Zuweilen gibt es in der Beschreibung des Herstellers oder Händlers zwei Ladestromwerte: Den empfohlenen maximalen Ladestrom und den maximal zulässigen Ladestrom. Beide kann man durchaus wörtlich nehmen: Der niedrigere Ladestrom ist immer der "empfohlene", also derjenige, der die Zellen weniger stresst. Der maximal zulässige Ladestrom stellt die Grenze dar, bei deren Überschreitung es zu Beschädigungen der Elektrodenwickel kommen kann. Diese Grenze sollte man mit Blick auf die Lebensdauer nicht überschreiten.
      Aber: Beide Grenzen gelten bei LiFePO4-Akkus generell nur unter dem Vorbehalt, dass die Zellentemperatur im optimalen Bereich liegt. Wie wir weiter unten noch sehen werden.
    5. Generell gilt: Je niedriger der Ladestrom ist, desto weniger wird der Akku belastet (geringere Temperaturentwicklung, geringere Neigung Neigung zum Lithium-Plating) und desto höher sind die erreichbare Zyklenzahl und Lebensdauer. Dennoch werden durchaus regelmäßig auch sehr hohe Ladeströme von LiFePO4-Akkus gut vertragen. Die Lebensdauer verkürzt sich hierdurch allein nur sehr moderat. Man sollte jedoch niemals die vom Zellenhersteller genannten maximalen Lade- und Entladeströme überschreiten, denn andernfalls kann es zu ernsten Schäden an den Akkus kommen (Überhitzung durch die entstehende Verlustleistung am ohmschen Widerstand der Elektrodenwickel).
    6. Aus diesem Grund ist es im Kraftfahrzeug auch stets unerlässlich, zur Aufladung einer LiFePO4-Batterie einen Ladebooster (auch Ladewandler genannt), zu verwenden! Denn nicht nur, dass ein Ladebooster bei modernen Fahrzeugen mit Abgasnormen Euro 5, Euro 6, Euro 6temp (und höher) die dort ständig in kurzen zeitlichen Abständen vom Fahrzeug-BMS reduzierte Lichtmaschinenspannung wieder auf ein für LiFePO4-Akkus geeignetes Niveau anhebt, was die Aufladung von LiFePO4-Akkus überhaupt erst sinnvoll ermöglicht und diese dann meist auch noch erheblich beschleunigt, begrenzen Ladebooster zugleich den Ladestrom auf einen vom Hersteller des Boosters festgelegten Maximalwert! Diese in jedem Ladebooster fest eingebaute Form der Strombegrenzung ist für uns LiFePO4-Akkufreunde eine höchst willkommene Eigenschaft. Ursprünglich entwickelt wurde diese Strombegrenzung als Selbstschutz der Ladebooster, damit sich die Geräte effektiv gegen Überlastung durch hungrige Akkus schützen konnten. Diesen Schutzeffekt von Ladeboostern und Ladewandlern nutzen wir für unsere LiFePO4-Akkus nun dankbar aus.
    7. Neben dem Ladestrom ist auch der Akkutemperatur genügend Aufmerksamkeit zu widmen, da LiFePO4-Akkus unter 17°C und über 40°C nur mit vermindertem Strom geladen werden dürfen, um das oben beschriebene schädliche Lithium-Plating zu verhindern. Unter +3° und über 65°C dürfen LiFePO4-Akkus sogar überhaupt nicht mehr geladen werden, bzw. bestenfalls nur noch mit ganz kleinem Strom.

      Die beiden Grafiken des weltgrößten Lithium-Akku-Herstellers CATL zum zulässigen Ladestrom bei verschiedenen Temperaturen geben hierüber Auskunft.

      419-lifepo4-ladung-temperatur-gif
    8. Grundlage der Ladung für LiFePO4-Akkus ist eine Ladung mit begrenztem Ladestrom (I) und begrenzter Ladespannung (U), in Kombination gemeinhin bekannt als "IU"-Kennlinie. Hierbei fließt zu Beginn der Ladung zunächst der (für das Ladegerät) maximal zulässige Strom (I-Kennlinie). Bei fortschreitender Aufladung steigt die Zellenspannung an, bis die maximal zulässige Spannung erreicht wird. Ab diesem Moment beginnt das Ladegerät, die Spannung auf diesen Wert zu begrenzen (U-Kennlinie), woraufhin der Ladestrom, durch die Batterie gesteuert, langsam sinkt. Das Ergebnis zeigt das Diagramm:



      Das IU-Ladeverfahren ist für LiFePO4-Akkus ideal, denn es ist technisch einfach, enthält keinen überflüssigen Schnickschnack und ist 100%ig praxisnah. Auch ist es außerordentlich gut für Dauerladung geeignet, also auch zur gleichzeitigen Versorgung von parallel zum Akku angeschlossenen Verbrauchern, wenn für längere Zeit "Landstrom" zur Verfügung steht. Denn anders als bei Bleiakkus braucht man bei LiFePO4-Akkus keine besondere Ladekennlinie für die Erhaltensladung, sondern man kann einfach dauerhaft die maximal zulässige Ladespannung anliegen lassen. Wirklich! Dem Akku schadet das in keiner Weise, ganz anders als einem Bleiakku. Dies ist dem völlig unterschiedlichen inneren Aufbau von LiFePO4- und Bleiakkus geschuldet, denn während Bleiakkus zwar einerseits eine hohe Ladespannung zur Aufladung benötigen, um Sulfatierung zu bekämpfen, aber nur eine weitaus geringere Ladespannung zur Erhaltensladung vertragen, um nicht durch Gasung bzw. Gitterkorrosion verschlissen zu werden, spielt all das bei LiFePO4-Akkus überhaupt keine Rolle: So lange die Spannung bei LiFePO4 im zulässigen Bereich liegt, ist alles in Ordnung. Und: Der Ladestrom sinkt bei vollständig aufgeladenen LiFePO4-Akkus im Gegensatz zu Bleiakkus praktisch komplett bis auf Null ab.

      Daher bringt auch die ursprünglich aus der IU-Ladekennlinie für Bleiakkus weiterentwickelte IUoU-Ladekennlinie für LiFePO4-Akkus keine Vorteile!




    9. Zwar kann man auch LiFePO4-Akkus mit der IUoU-Kennlinie laden, jedoch ist der Spannungsabfall am Ende der 1. U-Phase für die im Gegensatz zu Bleiakkus extrem spannungsharten LiFePO4-Akkus eher stressig, da dem Akku dann durch parallel zum Ladegerät angeschlossene Verbraucher wieder Ladung entzogen wird, was einerseits die im Akku gespeicherte Kapazität mindert und andererseits ohne Not die Zyklisierung verstärkt. Weshalb die IUoU-Ladekennlinie für LiFePO4-Akkus generell nur 2. Wahl ist! Auch wenn Ladegeräteverkäufer diesen Umstand gern ganz anders darstellen und am liebsten möglichst teure Ladegeräte mit viel Schnickschnack bei den Ladeverfahren verkaufen. Die Kunden laufen ihnen sogar oft noch nach, weil die (unsinnige) Meinung vorherrscht, dass nur komplizierte Ladeverfahren ein Optimum an Leistung und Lebensdauer aus den wertvollen LiFePO4-Akkus herausholen. Dies stimmt aber nicht, wie die hier beschriebenen Überlegungen beweisen. Man sollte daher sein Geld besser für technisch hochwertige Ladegeräte mit geräuschloser Passivkühlung, hoher Ladeleistung, dicken Kabeln und optimaler Spannungsanpassung an LiFePO4-Akkus ausgeben, als für Geräte mit überflüssigem Gedöns wie IUoUXY-Ungelöst-Ladekennlinien :doing:, die man hier nicht braucht.
    10. Als letztes ist es noch wichtig, die Problematik schlecht balancierter, also unausgeglichener Zellen im Batterieverbund zu verstehen. Denn es hat natürlich seinen Grund, weshalb man stets bemüht ist, sämtliche zu einer Batterie zusammengefassten Zellen bei möglichst gleichem Ladezustand zu halten. Dabei geht es auch nicht um eine ansonsten sinkende Lebensdauer der Batterie, sondern um die ansonsten bei der Ladung und Entladung unvermeidliche vorzeitige Abschaltung der Batterie durch das BMS. Denn: Eine Zelle ist immer die erste, die beim Laden die obere maximal zulässige Spannungsgrenze zu durchbrechen droht. Dasselbe gilt für die Entladung: Eine Zelle ist immer als erste leer und erreicht die niedrigste zulässige Zellenspannung. In beiden Fällen trennt das BMS die Batterie vom Netz, um Beschädigungen durch Über- oder Unterspannung zu verhindern. Die Folge ist eine, je nach Drift der Zellenspannungen, mehr oder weniger verminderte Kapazität der Gesamtbatterie.

      Die animierte Grafik zweigt, was gemeint ist:

      schlechtes_zellenbalancing_klein.gif

      Die jeweils stärksten bzw. schwächsten Zellen stoßen als erste an die Grenzen des zulässigen Spannungsbereiches, was zur Folge hat, dass das BMS an dieser Stelle die Ladung bzw. die Entladung beenden muss und die Batterie abschaltet. Es liegt auf der Hand, das hierdurch einerseits die geringer geladenen Zellen nicht voll aufgeladen werden und andererseits die besser geladenen Zellen nicht voll entladen werden können. Die Folge ist ein zuweilen deutlicher Kapazitätsverlust der Gesamtbatterie, obwohl jede Zelle für sich im Grunde in Ordnung ist und nur verschiedene Ladezustände der Zellen vorliegen. Das Problem ist aber leicht zu lösen, wenn man das Zellenbalancing durch Verwendung eines aktiven Balancers - auch "Equalizer" genannt - verbessert. Es gibt hierfür eine Vielzahl verschiedener Typen am Markt. Ich empfehle hier meinen Power-Equalizer, der meiner Erfahrung nach der bei weitem effektivste aktive Balancer auf dem Markt ist. Er kostet auch keine Reichtümer, gleicht die Zellen aber in kurzer Zeit bis auf nur 1mV Spannungsunterschied aus.


    Das war es eigentlich schon. Anders als Bleiakkus machen uns LiFePO4-Akkus bei der Ladung und Entladung kaum Schwierigkeiten. So gibt es bei LiFePO4-Akkus keine Sulfatierung, sie weisen eine nur sehr geringe Selbstentladerate auf und sind auch bei Kälte noch sehr leistungsfähig (jedenfalls bei der Entladung). Die paar Eigenheiten, die sie von Bleiakkus unterscheiden, haben wir soeben angesprochen und können uns nun darauf einstellen, um die extrem hohe Leistung und die unglaublich lange Lebensdauer von LiFePO4-Batterien auch im alltäglichen Einsatz zu erreichen.


    Grüße, Tom

  • Hallo Tom.

    Ich habe vor meine alte Blei Säure Batterie 48V mit 280ah gegen einen Lifepo4 Akku mit 51,2V und 280ah auszutauschen. Der Speicher ist für eine PV- Anlage.

    Jetzt meine Frage: Kann ich ohne weiteres dies tun oder gibt's da Problem wegen dem Laden?

    Gruß André

  • Danke, Tom, für die interessanten Ausführungen. Da habe ich als LiFePO4-Laie wieder etwas dazu gelernt. Eine Batterie, wie andere auch, mit Vor- und Nachteilen. War ja nicht anders zu erwarten. Ich denke mal, genau wie bei der Bleibatterie, werden die LiFePO4 wegen Fehlbedienung auch zeitiger aussteigen. Was nutzt die Kälteunempfindlichkeit bei der Entladung, wenn man für die Aufladung die Batterie erst erwärmen muß? E-Autos haben wohl eine beheizte Batterie.

    Unklar bleibt auch, was passiert, wenn man voll geladene Batterien lagert.


    Grüße,

    Rainer.

  • Sie bleiben erstaunlich lange voll, weil die Selbstentladerate im Vergleich zu Bleiakkus sehr gering ist. :)


    Das Problem der Kaltladung muss man als ein Kostenproblem sehen: Es erhöht den Verschleiß von Lithium-Batterien, wenn sie bei Kälte mit hohen Strömen geladen werden. Aus den Latschen kippen sie deswegen aber nicht gleich. Trotz dieser Schwäche baut niemand Smartfons, Elektrowerkzeuge oder E-Autos mit Bleiakkus mehr.


    Ich denke, die Zeit der Bleiakkus ist nach gut Hundert Jahren zu Ende. Ihr Problem war schon immer die Volumenzunahme der Aktivmassen bei der Entladung, welche über kurz oder lang die Struktur der Elektroden zerstört. Als Starterbatterien für Verbrennungsmotoren werden sie noch eine Weile lang ihre Berechtigung haben, aber überall sonst werden sie Stück für Stück von den Lithium-Batterien verdrängt. Aber selbst als Starterbatterien haben sich LiFePO4-Batterien inzwischen ihren festen Platz erobert.


    Grüße, Tom

  • Hi Tom,

    ich versuche seit geraumer Zeit einen Lithium-Ionen Akku 12V, 1,6Ah aufzuladen. Er ist Bestandteil eines Generators (wegen Elektrostarter). Nachdem mein vollautomatisches Ladegerät von Topcraft bei ca. 11,7V abgebrochen hat, habe ich mir ein extra von der Firma, die den Generator hergestellt hat, Könner u. Söhnen, das empfohlene Ladegerät KS B2A gekauft. Der Akku hatte eine Spannung von 10,7V und das Ladegerät erkannte ihn nur als 6V-Akku. Nach Rücksprache wurde mir mitgeteilt, ich solle den Akku auf 12V bringen - entweder 1/4h Generator laufen lassen oder Autobatterie anschließen. Ersteres brachte nach 25 min. 11,35V, zweiteres klappte. Bei 12,08V schloss ich das Ladegerät wieder an, welches jetzt zwar im 12V Modus lief, jedoch die Spannung erhöhte sich nicht.

    Der Marktführer - ctek - teilte mir auch mit, für diesen kleinen Akku kein Ladegerät anbieten zu können.

    Ich bin nun einigermaßen verzweifelt, was ich noch tun kann,

    Woran könnte das liegen bzw. wie würde sich der Akku laden lassen?

  • Es handelt sich um eine dreizellige LiIon-Batterie, vermutlich ohne eigenes BMS. Am einfachsten lassen sich solche Batterien mit einem Labornetzteil aufladen. Man stellt einen ungefährlichen maximalen Ladestrom und eine passende Ladespannung ein (hier z.B. 12,6V bei maximal 1A) und lädt die Batterie dann unter ständiger Kontrolle der Batterietemperatur, bis der Ladestrom fast auf Null gefallen ist. Oft wird man aber gar nicht so weit kommen, weil sich die Batterie erhitzt oder einfach mit der Spannung nicht hoch kommt. Dann ist sie defekt und es ist sinnlos, daran noch länger herumzuladen. LiIon-Batterien und -Akkus, die sich beim Laden schon erhitzen, oder mit der Spannung nicht mehr hochkommen, sind generell schrottreif.


    Grüße, Tom

  • Danke für die schnelle Antwort, Tom!

    Auf meine Anfrage an KS, dass der Akku max. bis 12V lädt, erhielt ich folgende Antwort:

    ----------------------------------

    Ladegeräte für Blei-Säure Batterien sollen die Batterie nicht bis 12V, sondern bis 14V laden, dann auf 13,6V Ladungserhaltungsspannung gehen.
    13,6V entspricht genau der Spannung der beinahe vollgeladenen 4 LiFePo4 Zellen.


    Wenn Ihr Ladegerät nur 12V liefert dann ist es defekt. Es wäre dann auch nicht für Blei-Säure-Batterie ausreichend.

    Verwenden Sie ein Ladegerät, das auch richtige Spannung liefert.


    BMS-Kontroller ist der Batterie vorhanden.


    Info aus Wikipedia: https://de.wikipedia.org/wiki/Ladeverfahren

    ---------------------------------

    Dies deutet auf 4 Zellen hin, mit BMS.

    Bist du der Meinung, dass der Akku nicht mehr wie 12,8V fasst?

    An ein Labornetzteil habe ich auch schon gedacht. Allerdings bräuchte ich für die Elektrolyse, mit der ich den Generator betreiben will, mindestens 30 besser 40 A und das geht schon in den dreistelligen Bereich. Mal sehen!


    Gruß Marko


    PS: Wie lädt man eigentlich seinen Beitrag hoch, oder geht das automatisch?

  • Auf der Batterie steht ja "Li-ion" drauf, daher nehme ich an, dass es sich auch um eine Lithium-Ionen-Batterie handelt. LiIon-Akkuzellen haben, ebenso wie LiPo-Zellen, eine Ladeschlussspannung von 4,2V. Jetzt brauchst Du nur zu multiplizieren: Bei einer dreizelligen LiIon-Batterien beträgt die Ladeschlussspannung dann 3 x 4,2 = 12,6V. Bei einer vierzelligen wären es aber 4 x 4,2V = 16,8V, das kann es also nicht sein.


    Grüße, Tom

  • Elektrolyse-Einheit Deines Generators?


    Sicherungen sollen so ausgelegt werden, dass Ihr Nennwert deutlich oberhalb des zu erwartenden Stromverbrauchs liegt, aber natürlich muss der fließende Strom im Kurzschlussfall ausreichen, um die Sicherung auszulösen. Den zu erwartenden Stromverbrauch hast Du mit 30A genannt, den anderen Wert kenne ich leider nicht. Ich würde aus der Hüfte geschossen eine Sicherung mit etwa dem doppelten Nennwert des zu erwartenden Stromverbrauchs auswählen, also etwa 60A.


    Grüße, Tom

  • Hallo Tom

    Ich bin gerade via google auf diese Seite gestossen. Vielen Dank für die lehrreichen Erläuterungen.

    Interessanterweise steht bei meinen Li-Akkus von Startcraft, man solle nur Ladegeräte mit IUoU Kennlinie verwenden. Warum? Das widerspricht m.E. der Logik und Deinen obigen Ausführungen.

    Ich habe im Wohnmobil (ab Werk) 2 Stück Startcraft LIT 100 mit je 100Ah/12V, parallel, verbaut.

    Max. Ladestrom gemäss Herstellerangabe ist 120A je Batterie. Verbaut wurde dazu ab Werk ein Ladebooster 30A von Votronic. Damit dauert mir das Laden der Batterien viel zu lange. Daher möchte ich das erweitern.

    Kann ich zum vorhandenen Ladebooster einen zweiten parallel schalten oder spricht etwas dagegen? Muss es derselbe sein oder kann ein beliebiger Booster dazu genommen werden? Ich peile einen Gesamt-Ladestrom von 70-90A an (für beide Akkus). Die Lichtmaschine bringt ca. 200A, was ausreichend sein sollte.

    Was empfiehlst Du mir?

    Weiter möchte ich noch Solarregler kaufen für 2 Solartaschen mit 1xc 200WP und 300 WP. Gerne eine Empfehlung aus Deinem Sortiment.

    Vielen Dank im Voraus und beste Grüsse von Deinem Namensvetter ;)

    Tom

  • Hallo Tom,


    bei Bleibatterien ist um das "beste" Ladeverfahren immer ein unglaubliches Geschiss gemacht worden, weil man um so mehr Geld mit Ladegeräten verdienen konnte, je mehr Gedöns die Hersteller in Form von Ladeverfahren und -kennlinien zusammenprogrammiert haben. Dabei reicht eine popelige IU-Kennlinie m.E. völlig aus. Nur bei sehr langen Ladephasen über Wochen und Monate, ist eine abgesenkte Erhaltensladespannung vorteilhaft. Ich selbst verwende die IU-Kennlinie aber sogar für die Dauerladung von Lithium-Batterien für Notstromanwendungen. Dort allerdings mit etwas reduzierter Dauerladespannung von 3,45V/Zelle.


    Die Parallelschaltung von Ladeboostern ist nicht ohne Tücken und funktioniert manchmal auch gar nicht vernünftig, weil die Symmetrierung beider Ladestromquellen teilweise unlösbare Probleme bereitet. Weshalb ich sie nicht empfehle, bzw. nur mit Geräten, bei denen der Hersteller ausdrücklich eine Parallelschaltung zulässt. Besser man greift direkt zum nächst stärkeren Gerät. Bei meinen Ladewandlern endet der verfügbare Ladestrom allerdings bei 60A.

    Allerdings kann ich Ladewandler sogar mit MPPT-Solarregler anbieten. Meine Empfehlung für Dich wäre der MicroCharge 12v/60A + 30A Solar (Artikel-Nr. 1423), oder 12V/60A + 45A Solar (Artikel-Nr. 1424), je nach Bedarf.,


    Grüße, Tom

  • Moin, habe einen LMC ducato Baujahr 2013 Euro 5. Habe auch schon einiges umgerüstet und mich auch informiert, aber trotzdem bin ich mir bei einigen Dingen nicht sicher.

    Bestand: 160 w solarleistung mit victron mppt 75/15 solarregler, schaudt ebl 630, Booster schaudt wa121525 und zum ein- und ausschalten schaudt 2a Lader von wb zur sb bei größer 0,7v. Differenz. Bisher varta deepcycle 115ah. Nun soll da die wattstunde lifepo4 lix 80ah d hc rein.

    Nun zu den Änderungen: ebl630 auf bleisäure stellen, Der ebl geht mit 14,3v Ladespannung nach ca. 4 h in die Erhaltungsladung mit 13,8v, soll auch gut sein. Allerdings entspricht dies mit den 14,3 v nicht der einen Vorgabe von wattstunde. Wattstunde hat mehrere verschiedene Datenblätter für die gleiche Batterie ? 14,5 v Ladespannung und 13,8 v Erhaltungsspannung einmal mit +/- 0,2 volt im shop/Internetseite und bei der ausgelieferten Batterie das beiliegende Datenblatt mit +/- 0,1 volt. Der technische Mitarbeiter meinte die +/-0,1 volt sind richtig. Scheinbar alles nicht so klar.....

    Und sollte ich bei längerer Zeit mit Landstrom mit mehr als 1 Tag den ebl vom Netz trennen um keine ständige Ladung zu haben? Außerdem lädt ja auch noch der solarladeregler täglich mit, sprich dann ja mit den 14,5 v obwohl die Batterie randvoll ist.

    Solarregler mppt 75/15 auf Grundeinstellung smart lifepo4 und dann die die absorptionsspannung auf 14,5 v und Erhaltungsspannung auf 13,8 v korrigieren.

    Den ladebooster wa121525 auf Lithium sprich 14,4 v konstant oder lieber auf bleisäure 14,4 lade- und dann 13,8 v Erhaltungspannung einstellen? Der Batteriehersteller wattsunde gibt ja eine Ladespannung von 14,5 +/-0,1v und Erhaltungsspannung von 13,8+/-0,1v vor?


    Und hat das BMS nicht auch einen Balancer? Bzw. Wie funktioniert das?

    Und welche volt zahl ist wirklich die kritische Zahl, sprich 10% Restleisung?

    Ach, und in wieweit verändert sich die volt Zahl bei gleichem ladezustand z.B. 0 und 20 Grad?

    Außerdem gibt wattstunde an, ab 0 Grad zu laden?

    Grüße

    Christian

  • Moin, habe einen LMC ducato Baujahr 2013 Euro 5. Habe auch schon einiges umgerüstet und mich auch informiert, aber trotzdem bin ich mir bei einigen Dingen nicht sicher.

    Bestand: 160 w solarleistung mit victron mppt 75/15 solarregler, schaudt ebl 630, Booster schaudt wa121525 und zum ein- und ausschalten schaudt 2a Lader von wb zur sb bei größer 0,7v. Differenz. Bisher varta deepcycle 115ah. Nun soll da die wattstunde lifepo4 lix 80ah d hc rein.


    Hmmm. Ob dieser Post nicht besser unter Camping gepostet worden wäre? Wenn ich Schaudt lese, dann fällt mir nichts anderes als Camping ein. Aber da die Aufzählung der verbauten Geräte für den eigentlichen Kern der Frage ohnehin irrelevant ist, lasse ich es mal so stehen.


    Die genannten Geräte sind für Bleibatterien entwickelt worden und für das, was der Markt seinerzeit forderte: Jede Menge Komplexität. Diverse umschaltbare Ladekennlinien für Blei, AGM, Gel, Rundzellen, schwarze, grüne, blaue und orangefarbene Batterien, verschiedene Ladeschlussspannungen, Absorbtionsspannungen und Erhaltensladespannungen. All das wurde mal für Bleibatterien entwickelt und das meiste war schon da einzig marketinggetriebener Unsinn. Was nicht heißt, dass diese Geräte nicht funktionieren würden. Sie sind nur viiel komplexer als erforderlich und die Kunden lieben das. Weil man gemeinhin glaubt, dass nur Geräte mit vielen Tasten auch wirklich gut sind. Marketing eben. -|-


    Jetzt sollen daran aber LiFePO4-Batterien betrieben werden. Die Absorbieren aber nichts (Diffusion spielt bei Bleibatterien eine große Rolle, bei Lithium-Systemen aber kaum) und Erhaltensgeladen werden müssen die auch nicht (weil die Selbstentladerate von Lithium-Batterien im Gegensatz zu Bleibatterien verschwindend gering ist). Also ist der ganze Zinnober für LiFePO4 mehr oder weniger über.


    Für LiFePO4-Batterien benötigt man unter normalen Umständen nur eine Ladeschlussspannung und selbst die hängt mehr mit dem verwendeten BMS zusammen, als mit den Bedürfnissen der Batteriezellen. Die vier in Reihe geschalteten LiFePO4-Zellen einer 12V-LiFePO4-Batterie bekäme man auch schon mit 13,8V (nahezu) voll, insofern ist jede weitere Diskussion über 0,1V mehr oder weniger im Grunde akademisch. Nur das BMS will eine gewisse Mindestspannung "sehen", um die Ladezustandsanzeige der Smartfon-App auf 100% zu schalten. Ab Erreichen von 14,6V schalten die meisten BMS die Batterie zum Schutz ab, denn voller geht es nicht. Insofern könnte man für 12V LiFePO4-Batterien auch Ladestromquellen mit 20V Spannung verwenden und das BMS kümmert sich darum, dass die Zellenparameter im zulässigen Bereich gehalten werden. Daher sind die ewigen Diskussionen über die "richtige" Ladespannung bei LiFePO4-Batterien überflüssig: Das BMS kümmert sich schon, dass es passt.


    Da das zulässige Spannungsfenster für praktisch alle am Markt erhältlichen LiFePO4-Zellen 2,5 bis 3,65V umfasst, kann man daraus bereits ableiten, welche Ladeschlussspannungen sich für diese Zellen eignen (3,45 - 3,65V) - und zwar unabhängig davon, was die Batteriehersteller auf ihre Batterien schreiben. Ja, ich weiß: Klingt arrogant. Aber solange es noch keine LiFePO4-Zellen mit deutlich abweichenden Spannungsfenstern gibt, ist das nun mal so.


    An dieser Stelle nochmals der Hinweis mit den Tücken der Ladezustandsanzeige des BMS: Die will eine gewisse Mindestspannung "sehen", um auf 100% Ladezustand zu schalten. Dieser Wert wird von den Konstruktionsabteilungen aber ziemlich willkürlich festgelegt und es spielt in der Praxis der Ladung kaum eine Rolle, ob er bei einer vierzelligen LiFePO4-Batterien nun bei 13,8 oder 14,6V liegt. Nur stellt es sich für den Benutzer so dar, dass der Wert eben dort liegt wo er liegt und der Benutzer daran (normalerweise) nichts verändern kann. So muss er die Ladeschlussspannung notgedrungen an diesen Wert anpassen, wenn er eine funktionierende Ladezustandsanzeige haben möchte.


    Ein normaler (passiver) Balancer belastet während der Ladung die Zellen mit einem gewissen Entladestrom, die in der Spannung deutlich oberhalb der restlichen Zellen liegen, um auf diese Weise die Zellenspannungen mit der Zeit anzugleichen.


    Die Frage nach der Voltzahl für 10% Restleistung habe ich nicht verstanden.


    Ob die Spannung einer LiFePO4-Zellen sich bei Temperaturänderungen nennenswert verändert, weiß ich ehrlich gesagt selbst nicht. Falls sie das tut, dürfte der Änderungsbetrag aber nur minimal sein, so dass er in der Praxis keiner weiteren Berücksichtigung bedarf. Eine Temperaturkompensation wie bei Bleibatterien ist bei LiFePO4-Batterien jedenfalls nicht erforderlich.


    Allen LiFePO4-Batterien ist die Ladeschwäche bei Kälte gemeinsam. Ganz grob gesagt darf unter 0°C nicht mehr geladen werden. Blöderweise leben wir aber nicht in einer einfachen Playmobil-Welt, sondern die Sache ist leider eindeutig komplizierter. Die Firma CATL (weltgrößter Hersteller von LiFePO4-Zellen) hat mal ein veranschaulichendes Diagramm veröffentlicht, dass sich mit der Verträglichkeit von Ladeströmen von LiFePO4-Zellen bei verschiedenen Temperaturen beschäftigt:



    Man sieht: Die Sache ist wirklich komplizierter. Wenn man die Lebensdauer der LiFePO4-Zellen nicht ohne Not verkürzen will, sollte man die im Diagramm genannten Stromwerte bei den gegebenen Zellentemperaturen nicht überschreiten, andernfalls kann es zu schädlichem Lithium-Plating kommen, was mit Kapazitätsverlust einhergeht. Die meisten BMS schalten daher die Ladung bei Unterschreitung einer bestimmten Mindestspannung hart ab. Anhand des Diagramms kann man aber erkennen, dass schon bei 7°C der zulässige Ladestrom nur noch maximal 10% der Zellenkapazität (C) betragen darf. Das kann ein BMS aber leider nicht regeln, denn dafür bräuchte es komplizierte Techniken als bloße Ein/Aus-Schalter. So obliegt es also dem Anwender dafür zu sorgen, dass die Vorgaben eingehalten werden, will er die Lebensdauer seiner Zellen nicht unnötig verkürzen.


    Grüße, Tom

  • Moin Tom,

    Erstmal vielen Dank für die ausführliche Antwort auf einen Teil meiner Fragen. Mit den 10 % Restkapazität bei welcher volt Spannung ist gemeint, dass du ja in deinem ersten Beitrag geschrieben hattest, dass man sich nicht auf die Anzeige des BMS für den Ladezustand der Batterie verlassen kann. Sondern beim Ladezustand lieber auf die Spannung achten soll. Das geht bei dem Beitrag aber erst mit ca 13V mit 30% los Das scheint bei meiner Batterie ein wohl wiederkehrendes Problem zu sein. Wo ich diese gekauft und längere Zeit erstmal gelagert habe, habe ich immer auf den ladezustand geachtet, dieser entsprach immer dem Auslieferungszustand mit ca. 47%. Dann einen Tag bevor ich diese einbauen wollte, nach 3 Sekunden 0%. Spannung an den Polen war noch 6,7 V . Wattstunde hat diese dann repariert bzw. Neu geladen. Nun war ich 4 Wochen in Spanien mit dem wohnmobil unterwegs, alles hat funktioniert. Nach jetzt 2 Wochen Stehzeit 12,9 v bei 99% ladezustand..... ?

    Und damit ich hoffentlich viel von der Batterie habe, interessieren mich vielmehr die Einstellungsparameter meiner doch drei Ladegeräte, die teils ja auch zusammen laden. Eben tagelang mit ebl bei Landanschlus mit solar parallel und bei langer Fahrt der booster am Tag auch parallel mit solar.

    Da gibt es ohne Ende Meinungen oder auch unterschiedliche Vorgaben des Herstellers zur gleichen Batterie gibt. Das kann doch nicht sein, dass es da so unterschiedliche Meinungen bzw. Vorgaben gibt. Batterie ist für mich Physik mit ein bisschen Chemie und das beruht alles auf Naturgesetzen. Da sollte es doch nur eine Spezifikation zu geben.

  • Ich hab mal ein kleines Diagramm dazu gekritzelt:


    Du siehst, der Spannungsverlauf über die Kapazität ist alles andere als linear, so dass man zwar im mittleren Bereich aus der Spannung kaum Rückschlüsse auf den Ladezustand ziehen kann, aber man erkennt die Bereiche von Voll- und Entladung dafür um so genauer. :)


    An Deiner Batterie wird sicher nicht kaputt gewesen sein, sondern deren Ladezustandserkennung leidet einfach an denselben Problemen wie die Ladezustandserkennung aller anderen LiFePO4-Batterien: Sie erkennen kleine Ströme nicht! Wenn man z.B. über längere Zeit 1A entnimmt, reicht die Auflösung der BMS-Strommessung oft nicht aus, um diesen kleinen Strom noch sicher zu erfassen. So ist es möglich, die Batterie nahezu vollständig zu entladen, ohne dass die Ladezustandsanzeige (SOC - State Of Charge) dies anzeigt. Wird die Batterie dann nur noch ein wenig weiter entladen, wird schnell die Entladeschlussspannung erreicht und die Ladezustandsanzeige springt plötzlich und überraschend auf 0%. Das ist bei diesen Batterien ein völlig normales Verhalten und kein Defekt!


    Dass es unterschiedliche Meinung gibt ist doch ganz normal. Meiner Ansicht nach kommt es darauf an, dass die Meinungsäußerer ihre Meinungen aber auch fundiert begründen können. Wenn man darauf achtet, dass das gegeben ist, lernt man recht leicht zwischen Schnackern und Fachleuten zu unterscheiden. ;)


    Grüße, Tom

  • Die Ladung unter dem Gefriepunkt scheint eine der größten Herausforderungen der LFP Zellen zu sein.


    Also die hier kann man bis -10°C laden mit 0,1C also 5A -10 bis 0 °C


    ELERIX Lithium Cell LiFePO4 Prismatic 3.2V 50Ah - 4C | shop.GWL.eu


    Die BYD Blade Batterie kann man auch bis -10°C runter laden, weiß aber nicht wieviel:

    BYD LiFePO4 Blade Battery 3.2V 138Ah (evlithium.com)


    Und dann von SVOLT die "Short Blade" bis -20°C runter / Ladekennlinie ebenfalls unbekannt

    Blade Battery: 3.2V 184Ah LiFePO4 prismatic cell (evlithium.com)


    Die SVOLT Batterie hat auch eine gewaltige gravimetrische und volumetrische Energiedichte.


    Wann basteln wir die ersten ordentlichen LFP Starterbatterien?

  • Hier ist das Problem, dass ich nicht sagen kann, ob diese technischen Daten echte technische Daten, oder eher werbende Anpreisungen sind. Wenn sich ein deutscher Händler findet, der bei LiFePO4-Batterien die unschädliche Ladung (wobei die Frage offen bleibt, mit wie viel Strom man denn bei -20°C überhaupt noch laden darf) garantiert, dann denke ich, man kann das glauben. Aber wenn das nur im Prospekt des Herstellers aus China steht, dann würde ich das zumindest kritisch sehen.


    LiFePO4-Starterbatterien? Kein Problem: Man nehme einfach vier LiFePO4-Zellen, die ausreichend hohe Entladeströme vertragen, klemme einen Power-Equalizer dazu und schon hat man eine 12V-LiFePO4-Starterbatterie. Das ist ja keine Raketentechnik. :)


    Grüße, Tom

  • Hier ist das Problem, dass ich nicht sagen kann, ob diese technischen Daten echte technische Daten, oder eher werbende Anpreisungen sind. Wenn sich ein deutscher Händler findet, der bei LiFePO4-Batterien die unschädliche Ladung (wobei die Frage offen bleibt, mit wie viel Strom man denn bei -20°C überhaupt noch laden darf) garantiert, dann denke ich, man kann das glauben. Aber wenn das nur im Prospekt des Herstellers aus China steht, dann würde ich das zumindest kritisch sehen.


    LiFePO4-Starterbatterien? Kein Problem: Man nehme einfach vier LiFePO4-Zellen, die ausreichend hohe Entladeströme vertragen, klemme einen Power-Equalizer dazu und schon hat man eine 12V-LiFePO4-Starterbatterie. Das ist ja keine Raketentechnik. :)


    Grüße, Tom

    Ja und was ist wenn die Lichtmaschine bei -15°C 120 A reinwirft?

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