Schnelladung Pro und contra

[privatpilot]

gelöscht, ich habe mich verabschiedet!

[green_Phil]

Ich habe - noch - keine Erfahrung mit EV-Akkus. Aber ich glaube daran, dass eine schnelle Ladung die Akkus schneller altern lässt. Das sollte aber mit der heutigen Technik nicht mehr allzu viel ausmachen. Außerdem sollte man nicht außer acht lassen, wie gut die Akkus bei einer Schnellladung gekühlt werden!

[mib]

Muss nicht für alle Zeiten gültig bleiben, aber ist dennoch ein interessanter Anhaltspunkt.
EVTV 5. April
http://www.youtube.com/watch?v=u6paZdk2JcA

Und unter
http://kwsaki.blogspot.de/2013/04/why-y ... cells.html
findet man auch leicht den Link zur Publikation, auf welche sich beide beziehen.

Auf jeden Fall kann man wohl nicht einfach sagen, dass Schnellladen schlecht ist, Temperatur schlecht ist usw., sondern womöglich ist es der Versuch die Akkus auszureizen. Wenn man das ein bisschen weiterspinnt und mal annimmt, dass das Ganze so in etwa stimmt, dann ist Akku kaufen und gut behandeln kein Problem. Und wenn man ihn mietet, dann muss man nicht mehr so sehr darauf achten und der einzige Grund ihn gut zu behandeln und vielleicht nur bis 80% zu laden ist, dass man länger eine Reichweite größer 75% hat. Der Akku und die Zyklenzahl kann einem dann ja eigentlich egal sein. Und Letzteres finde ich eigentlich auch nicht wirklich gut.

Michael

[privatpilot]

gelöscht, ich habe mich verabschiedet!

[mib]

Privatpilot,

ich bin leider kein E-Techniker. Aber wenn man es so verfolgt, dann scheint es so, dass man auf wissenschaftlicher Ebene noch nicht wirklich 100% versteht, wie Akkus genau funktionieren und welche Effekte wie, wann, wo eine Rolle spielen. In dem Kontext ist es dann auch nachvollziehbar, dass unter Umständen Ladeempfehlungen/oder ganze BMS auf der Basis falscher/unvollständiger Annahmen/Modelle entstehen. Ich persönlich finde es plausibel, dass eine Schnellladung nicht schlecht sein kann, solange der Prozess der dabei abläuft nicht destruktiv ist. Laut den Erklärungen von Jack Rickard scheint das Problem eher da zu sein, dass nicht so richtig bekannt ist, wo die Grenze ist/beginnt an welcher der Akku beim Laden irreversible Schäden nimmt. Für die Temperaturen selbst gibt es in erster Linie erst mal die Temperaturen bei denen die Materialien sich verändern/kaputt gehen oder irgendwelche Prozesse beginnen, die man nicht möchte. Diese Temperaturen liegen aber deutlich über 20°oder 30°.
Also muss man dafür sorgen, dass
a) beim Ladevorgang keine zu hohen Temperaturen entstehen (egal ob schnell oder langsam laden, wobei beim Schnellladen logischerweise mehr Wärme entsteht),
b) man beim Laden nicht Energie in einem Bereich in den Akku steckt beim dem nicht ganz verstanden ist, wann der Akku beschädigt wird, also bleibt man möglichst oft unter x%, z.B. 80%
Die Indizien scheinen ja ein bisschen dafür zu sprechen, dass Schnellladen kein Problem per se ist, die Geschichte mit dem Händler und seinen 2 Leafs oder jetzt auch die Untersuchung wo Schnellladen mit (war glaube ich so um die) 20C "viel besser war" als Laden mit (?) 3C und das selbst 30° besser waren als 20°.

Vielleicht hat ja auch jemand mit mehr Wissen und Einblick, etwas Interessantes dazu zu erzählen.

Michael

[agentsmith1612]

Das was ich bis jetzt zumindest vermuten würde ist, dass Schnellladung dann kein Problem sind wenn die Temperatur konstat niedrig gehalten wird.

Die größte Alterung geht durch Temperatur aus. Die Anode alter bei hohen Temperaturen schneller, aus kinetischen Gründen.
Man muss sich vorstellen, dass den ganzen Strom den man entnimmt oder reingibt, entsprechend die gleiche Anzahl an Li-Ionen von Anode zu Kathode wandern müssen. Diese Wanderrungsgeschwindigkeit ist begrenzt. Wenn man nahe an diese Grenze kommt, entsteht mehr wärme als bei langsamer Ladung, da der Widerstand den Akku einfach aufheizt. Diese Hitze falls sie nicht abgeführt wird durch Kühlen, lässt dann die Anode schneller altern.

Das ist zumindest meine Erklärung, wann eine Schnelladung sich negativ auswirkt.

[bm3]

Da nützt es auch nichts Elektroniker zu sein um da viel mehr zu verstehen. Das geht auch noch in den Bereich der Chemie hinein.Betriebstemperaturen auch durch Eigenerwärmung spielen sicher da auch eine erhebliche Rolle,wobei dann im Widerspruch für den Nutzer dazu steht dass die meisten Akkus bei Winter-Temperaturen schlechter arbeiten. Der Zell-Hersteller gibt dem Elektroniker das Ladeverfahren vor an das er sich möglichst zu halten hat.
Weiter ist diese Grenze wo man sagt, die Belastung ist für den Akku noch "gesund" auch bei jedem Hersteller und jedem Akkutyp verschieden.
Zum Beispiel sind LiFe-Akkus von A123 ja mit die besten bei erreichbarer Zyklenanzahl und guter Strombelastbarkeit , die haben Nano-Strukturen in den Elektroden. Allerdings gibts A123 ja leider nicht mehr, aber Nachfolger.
Jedenfalls sind nach Auskunft der Modellbauer A123 Akkus (neben wenigen Akkus anderer Hersteller) mit 30C und mehr bei Entladung belastbar und lassen sich auch mit 5 oder 10C schnelladen.Bei der Ladung ist die Belastungsgrenze immer chemisch bedingt etwas niedriger. Bei derartig hohen Belastungen schafft man allerdings nicht mehr 3000 und mehr volle Zyklen sondern beispielsweise nur noch 500.
Die nutzbare Zyklenanzahl von Akkus wird nach meinem Kenntnisstand immer mit steigender Strombelastung verringert.
Außerdem gibt es noch den Faktor "kalendarische Lebensdauer" der unabhängig von der Strombelastung stattfindet, bisher aber noch nicht ausgetestet werden konnte für Lithium-Akkus. Einfach mangels fehlender Betriebsdauern über Jahre.
Irgendwo muss aber da ein Kompromiss für E-Autos gefunden werden. Auch wird ein E-Auto-Akku durchaus mal beim Beschleunigen mit bis zu 5C beansprucht. Das wirkt sich genauso negativ auf die Lebensdauer aus. Abmildern für den Akku könnte man das mit Ultra-Caps. Wird auch hier und da schon versucht. Es zeichnet sich wohl momentan ab dass man bei den meisten Lithium-Akkus noch mit 1C oder zumindest 0,5C laden kann ohne die nutzbare Zyklenanzahl wesentlich zu beeinträchtigen. Das wären beim ZOE dann die 22kW beziehungsweise 11kW.
Renault wird es wohl ausgetestet haben und bezeichnend dafür ist ja das jede Schnellladung mit 43kW extra kosten soll. Der Betrag wir wohl dann inetwa die Minderung der Akku-Lebensdauer wiederspiegeln ?

Viele Grüße:

Klaus

[mib]

Klaus,

bezüglich der A123 Akkus und Lebensdauer:
Ich habe dann doch jetzt mal schnell die "Master/Diplom"-Arbeit überflogen, um nochmal die Werte zu überprüfen.
Dort handelt es sich um A123 LiFePo4 Akkus. Die Tests in denen die Akkus schnell altern, also bis 80% Kapazität "nur" 2000-3000 Zyklen, sind die wo von ca. 10-100% SOC ge-/entladen wird. Bei den anderen Tests sind es scheinbar über 8000 Zyklen, aber immer nur zwischen ca. 22-55% SOC. Bei beiden Versuchen mit schneller Alterung waren die maximalen Ladeströme unter 4 bzw. 5C und im Schnitt bei 3.5 bzw. 1.2C, während bei den anderen Tests die maximalen Ladeströme bis 17C und Endladeströme bis 23C gingen, aber im Mittel auch nur ca. 3-3.5C. Ich hatte mir die Peaks gemerkt.
Also denke ich, dass es schon mal ein nettes Indiz ist, dass die Lade-/Entladeströme (sofern die Temperatur im Rahmen bleibt) kein Problem sind. Ich denke mal in Bezug auf RC-Leute, könnte das Problem doch auch sein, dass man normalerweise überall genau das macht, was laut den Ergebnissen schlecht ist, nämlich auf 100% laden und ein BMS per Top-Balancing solange in dem Bereich rumrührt, bis ALLE Zellen vermeintlich gut geladen sind. Also in dem Bereich wo es offenbar kritisch ist, wird gerade viel Zeit verbracht und Leistung reingesteckt. Dass ein Hersteller für die 100% eine Spannung definiert, die den Akku nicht gleich zerstört ist klar. Aber wer sagt, dass das in dem Bereich ist, der für den Nutzer langfristig das Günstigste ist (egal ob wissentlich oder unwissentlich). Eigentlich kann es dem Hersteller auch fast egal sein, er will ja auch bald wieder einen Akku verkaufen. Deshalb sollte meiner Meinung nach auch Akku kaufen deutlich günstiger sein, als Leasen. Beim Leasen muss der Hersteller ja einrechnen, dass der Akku schlecht behandelt wird und auch mehr oder weniger nur auf die State of the Art Zyklenzahl, also bei 100% Ladung, kommt. Dann kommt noch Risiko und Gewinn dazu. Man kann eigentlich gar nicht besser kommen, sonst hätte der Verleasende was falsch gemacht, egal unter welchen Annahmen. Er kann aber natürlich im Mittel ein paar extreme Ausgleichen. Wenn man aber versucht seinen Akku zu schonen, um z.B. möglichst lange über 75-80% Kapazität zu sein (um weit zu kommen), dann fällt man nicht in die Kategorie der Leasing Nutznießer, zumindest ist die Wahrscheinlichkeit groß. (Aber das sichere Gefühl beim Leasen bleibt. Ist auch was wert. )

Michael

[privatpilot]

Michael,
danke für Deine informativen Ausführungen, hilft mir weiter und ich kann daraus meine Schlüsse ziehen.
Ich verabschiede mich hier, werde mit meinem Leaf entspannt durch die Gegend fahren und erspare mir die in Zukunft die überflüssigen Kommentare von den Oberlehrern wie bm3 und einiger Anderer!

[agentsmith1612]

@mib: vielen dank für die Infos,

große Alterungen entstehen durch starkes 100 % Volladen, das kennen wir ja auch aus Laptop Akkus und Handyakkus.

Deswegen gehen die Autohersteller ja auch so daran, dass sie nur 80% erlauben oder etwas mehr.
Beim Ampera sogar nur 65 % der Gesamkapazität nutzen.

Problem ist dabei aber eben, dass die nutzbare Kapazität sinkt, und der Akku größer werden muss um entsprechende Reichweite zu erzielen noch größer sein.
Entsprechend wird der Preis noch höher.

Ist halt ein kleines Dilemma.