Nachdem ich jetzt mit Datou Boss auch eine Batterie-Billig-Linie mit ins Programm genommen habe, wurde ich auch gleich mit dem dort verbreitetem Problem der Minderkapazität konfrontiert. Denn der mit 100Ah ausgezeichneten LiFePO4-Batterie waren nach einer ersten Vollladung nur knapp 97Ah zu entnehmen gewesen, bevor das BMS abschaltete (gemessen mit einem guten Kapazitätsmessgerät, Messprotokoll hier downloadbar). Die Ursache fand sich dann schnell in einer schlechten Balancierung der enthaltenen Akkuzellen:
Sobald die erste Zelle beim Aufladen ihre maximal zulässige Spannung erreicht hat, schaltet das BMS den Ladestrom ab. Dasselbe passiert bei der Entladung, wenn die erste Zelle ihre minimal zulässige Spannung erreicht hat: Dann schaltet das BMS den Entladestrom ab. Bildlich hat man sich eine solche Unbalance wie folgt vorzustellen:

Die Folge dieser Unbalance ist nun, dass nicht die volle Batteriekapazität zur Verfügung steht, denn immer wenn die erste Zelle an die Grenze der zulässigen Spannung stößt, muss das BMS die Batterie zwangsläufig abschalten. Im Extremfall kann das dazu führen, dass nur ein Bruchteil der eigentlich vorhandenen Kapazität genutzt werden kann. Das ist ärgerlich!
Aber was kann man nun tun?
Jede Lithium-Batterie besitzt ein BMS (Battery Management System) und jedes BMS besitzt einen Balancer. Das sind fast immer sogenannte passiv arbeitende Balancer, weil sie kostengünstig aufgebaut sind und wenig Platz benötigen. Passiv arbeitende Balancer funktionieren so, dass die Zellen mit der höchsten Spannung ganz gezielt mit einem kleinen Entladestrom beaufschlagt werden. Sie werden also langsam entladen, um sich der Spannung der anderen Zellen anzunähern. Dabei wird elektrische Leistung "verbraten", also im Wärme verwandelt, weshalb solche passiven Balancer nur mit kleinen Ausgleichsströmen zwischen 20 und 200mA arbeiten können. Entsprechend lange dauert es, bis Batterien, die aus Zellen mit stark verschiedenen Ladezuständen aufgebaut wurden, ausgeglichen sind. Erschwerend kommt hinzu, dass passiv arbeitende Balancer nur dann arbeiten, wenn die Batterie geladen wird, also ein Ladestrom fließt. Würden solche Balancer immer arbeiten, würden sie die Batterie relativ schnell entladen, was natürlich unerwünscht ist.
Wenn man sich jetzt vorstellt, dass eine Batterie wie im Beispiel oben (100Ah-Batterie mit nur knapp 97Ah entnehmbarer Kapazität) eine Unbalance von 3Ah aufweist, muss man also die schwächeren Zellen mit 3Ah aufladen, während die Zelle mit der höchsten Spannung entsprechend "gebremst" wird, damit das BMS die Ladung nicht wegen Überspannung der stärksten Zelle beendet. Beträgt jetzt der Balancerstrom aber z.B. nur 50mA, müsste aber schon rein rechnerisch über 3.000mAh / 50mA = 60h geladen werden.
Das sind mal eben zweieinhalb Tage! 
Um es kurz zu machen: Bei einer verschlossenen LFP-Batterie geht in einem solchen Fall kein Weg daran vorbei, die Batterie tatsächlich über den genannten Zeitraum aufzuladen, um die Unbalance auszugleichen. Außer man wollte den Deckel aufsägen, um sich auf diese Weise Zugang zu den Zellen zu verschaffen. Ich hab das bei einer Ultimatron-Batterie vor Jahren mal gemacht, weil ich wissen wollte, wie die von innen aussieht...

...und ich kann Ihnen nur raten: Lassen Sie's lieber bleiben! Denn erstens macht das Dreck ohne Ende, zweitens passiert es schnell, dass man dabei die Batterie ruiniert und drittens muss man den Kasten ja auch wieder irgendwie dicht bekommen. Ist also meist kein wirklich gangbarer Weg. Aber, das soll hier nicht verschwiegen werden, wenn man knallhart drauf ist und mal bereit ist eine nagelneue Batterie aufzuflexen, kann man dort z.B. einen Equalizer einbauen. 
Batterie-Equalizer sind aktive Balancer: Hier wird nicht nur die Zelle mit der höchsten Spannung über einen kleinen Entladestrom heruntergedrückt, sondern überschüssige Ladung wird aktiv zwischen den Zellen transferiert, also von volleren Zellen in leerere verschoben. Ein wirklich geniales Prinzip, denn erstens wird dabei kaum elektrische Leistung verbraten, d.h. die Energiebilanz ist ganz erheblich besser als bei passiven Balancern. Zweitens können die Umladeströme solcher Equalizer natürlich größer ausgelegt werden, als es bei passiven Balancern möglich ist, weil praktisch keine Hitze mehr anfällt, die abtransportiert werden müsste. Und drittens können solche Equalizer dauerhaft arbeiten, weil sie bei ausgeglichenen Zellen kaum noch Strom verbrauchen. Bei Batterien, die mit Equalizern ausgerüstet sind, braucht man sich also gar nicht um solche Unbalancen zu kümmern, denn sie treten erst gar nicht auf und wenn doch, dann verschwinden sie in sehr kurzer Zeit wieder ganz von selbst.
Nun besitzen die meisten LFP-Batterien und BMS aber aus Kostengründen passive Balancer. Wie bekommt man eine vorliegende Unbalance weg, wenn der Balancer nur während der Ladung arbeitet? Die Ladung wird ja spätestens dann von BMS beendet, wenn die erste Zelle randvoll ist und dann endet auch die Arbeit des Balancers. Also einfach an ein Ladegerät anschließen und abwarten wird kaum funktionieren.
Es gibt aber einen Trick, wie man eine langanhaltende Ladung durchführen kann, die am Ende recht sicher zu einem guten Zellenausgleich führt:
Man muss mit relativ kleinem Ladestrom laden!
Wie ich oben schon schrieb, haben passive Balancer nur einen Ausgleichsstrom von ca. 50 bis 200mA. Würde man jetzt mit nur 50mA Ladestrom aufladen, würde das bei einer komplett entladenen 100Ah-Battrerie natürlich ewig dauern (100Ah bei 50mA Ladestrom währen immerhin 2.000h Ladezeit, also fast drei Monate - alle Verluste mal außer Acht gelassen...). Also etwas schneller wird man schon laden müssen: Ein Ladestrom von 1A ist meiner Erfahrung nach ein guter Wert, um eine leere (oder wenigstens fast leere) 100Ah Batterie so aufzuladen, um das Zellbalancing möglichst effektiv zum Ziel zu führen. Ich schrieb es schon: Ein passiver Balancer braucht nun mal Zeit, um seine Arbeit zu erledigen! Gibt man ihm diese Zeit, wird das Ergebnis auch gut werden.
Man nimmt hierfür also entweder Ladegeräte, die generell nur mit kleinen Ladeströmen Laden oder sich auf kleine Ladeströme umschalten lassen, oder man verwendet Netzteile, wo sich der Ladestrom stufenlos einstellen lässt. Jedes Labornetzteil hat die Möglichkeit, den Strom fein bis auf Null herunter zu regeln. So etwas ist für unser Vorhaben natürlich ideal! 
Auf diese Weise bekommt man auch bei Lieferung schlecht ausgeglichene Batterie einigermaßen schnell wieder so ausgeglichen, dass die Batteriekapazität wieder ihren Nennwert erreicht. Ich mache das beim Wareneingang übrigens ebenso, damit sich meine Kunden nicht mit neuen, aber schlecht ausbalancierten Batterien herumschlagen müssen.
Grüße, Tom