Moin Alle,
hier gibts komprimierte Infos zu den LiFepo4 Zellen.
0:00:00 LiFePO4 Akkus
0:00:59 Mythos Verpressen
0:05:48 Maximal Temperaturen
0:09:41 Minimal Temperaturen
0:13:13 Thermal Runaway
0:15:25 Löschbarkeit
0:16:05 Zusatzheizungen
0:21:29 Wohnmobile
0:24:20 Zyklenzahl
0:30:05 Balancer
0:32:24 Spannungen
0:37:43 Zellaufbau
0:43:04 Pressen II
0:45:06 Zellenaufbau II
0:57:23 Rohstoffe
1:00:26 Recycling
1:03:45 Gehäuse
1:05:22 Einbaulage
Link: LiFePO4 - ALLES und noch viel mehr über Lithium Akkus - YouTube
Andreas
Der gut Mann mag was von Akkuchemie verstehen, vom Balancieren versteht er nichts. ( ab 0.30 )
Wieso der Akku beim Tiefentladen bezüglich Balancing auseinanderlaufen soll, sollte er sich nochmal überlegen. Solche SpannungsDifferenzen Kapazitätunterschiede.
Bezüglich der Spannung sagt er, dass 3,65 V/Zelle ohne Probleme ist 
.
Ich bin kein Amateur, aber ich lerne trotzdem noch.
Bürokratie schafft man nicht durch neue Regeln oder Gesetze ab.
Hier gibts was wissenschaftliches zum Akku verspannen.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261922013575
PotzBlitz - Großmeister der elektrischen Dunkelheit
Meine Rechtschreibung wird durch Apple verantwortet
How to - Akku China Shopping
Wissen ist Macht - Battery University
Battery Know how vom Ex-Tesla Developer - Makermax
Achtung, einige meiner Angaben stammen von nicht kalibrierten oder geeichten Geräten. Bei Risiken und Nebenwürgungen schreiben sie die Packungsbeilage und vertrauen sie nicht meinen Angaben oder denen ihres Spirituellen Führers! Denn für jede Lösung haben wir ein Problem. Vertrauen sie auf ihren Fehler und genießen sie die Reise. Alle Angaben ohne Gewehr!
Wenn ich das richtig sehe, ist das alles für LiIon.
Und der Unterschied zu LiFePO ist ja hoffentlich bekannt....
PS und mein Update hat das Board gefressen. Keine Lust auf Wiederholung
Ich bin kein Amateur, aber ich lerne trotzdem noch.
Bürokratie schafft man nicht durch neue Regeln oder Gesetze ab.
The Degradation Behavior of LiFePO4/C Batteries during Long-Term Calendar Aging (2021) siehe auch Fig 12 und 17 !! https://www.mdpi.com/1996-1073/14/6/1732/htm
Fig 12 .. z-Achse = years wie krass. 80 years.
tja da hab ich nicht ganz unrecht mit: die Zellen überleben mich.
Im Keller bei 15..25grad mit weit unter 0.1C average rate.
86kWp
125kWh akku (LiIon + LiFePo4)Nulleinspeisungsanlage Hoymiles MicroWR, total 4.4kW, feedback via SDM630Modbus Inselanlage 3 phasig
2x(Renault ZOE Q210 Kaufakku) + Hyundai Kona 64kWh
my build: https://www.akkudoktor.net/forum/stell-dein-batterie-powerwall-projekt-vor/mein-kleines-kraftwerk-86kwp-90kwh/
my BMS: https://www.akkudoktor.net/forum/bms-batterie-management-monitoring-system/abms-ein-eigenbau-battery-monitor
Alterung Long-Term Calendar Aging
The Degradation Behavior of LiFePO4/C Batteries during Long-Term Calendar Aging (2021) siehe auch Fig 12 und 17 !! https://www.mdpi.com/1996-1073/14/6/1732/htmFig 12 .. z-Achse = years wie krass. 80 years.
tja da hab ich nicht ganz unrecht mit: die Zellen überleben mich.
Im Keller bei 15..25grad mit weit unter 0.1C average rate.
👍 ein Lesebeispiel Figur 12 (Kapazität) bei
x = 40 Grad C und
Y = 80% SOC hat der Akku eine Lebenserwartung (nach der -20% Definition) von
Z = 4,67 Jahre mit einem täglichem Zyklusbetrieb. (bei 55 Grad C sogar nur noch 0.8319 Jahre)
Die höhere Temperatur ist bei LFT der Killer. Figur 17: dito: Veränderung des Innenwiderstandes RI
Internal Resistance:
In den ersten 20 Monaten steigt der Ri an. Danach ist ein mittlerer SOC (50%) noch schlechter für den Innenwiderstand (er wird schneller bleibend höher):
Figur 17: die rote 50% SOC Linie kreuzt nach 20 Monaten die gelbe (90% SOC) Linie nach oben.
Ab Punkt 3.2. The Increasing Behavior of the Internal Resistance:
https://www.mdpi.com/1996-1073/14/6/1732/htm
The Degradation Behavior of LiFePO4/C Batteries during Long-Term Calendar Aging (2021)
Mehr Einfluß als der 1. SOC hat aber die 2. Temperatur und die 3. Alterung auf den Ri (wird bleibend höher):
Lesebeispiel: Figur 19:
Nach
Z=5,014 Jahren hat sich bei
V SOC=50% und
X Temp =55 Grad der Innenwiderstand verdoppelt.
Neben einem 20% Kapazitätsverlust ist nach Definition
diese 100% Verdoppelung des Ri das EOL (End of Life) Kriterium beim Ri. ---> Schrott.
Z= 14,9 Jahre bei 25 Grad und 50% SOC
2. Measurement Internal Resistance
Vergleich YR1035+ (1KHz AC 50mA RMS) mit herkömmlicher Last Methode mit 2 Verschiedenen Strömen. R=Delta U / Delta I:
(Das Kapitel OVERPOTENTIAL VOLTAGE OVP und R_OHMIC und R_IONIC ist weiter unten extra aufgeführt. Es ist zwingend zum Verständnis notwendig)
...Übersetzung: Wenn Sie den Widerstand mit einem Lasttester messen, messen Sie den anfänglichen sofortigen Spannungsabfall der ohmschen Leitung, ausgehend von der Ruhespannung ohne Lastzelle, gefolgt von einem zusätzlichen exponentiellen Abfall aufgrund der ionischen und Überpotentialabfallrampe. Es kann einige Minuten dauern, bis das Gleichgewicht erreicht ist, und hängt vom Zellstrom und dem Ladezustand der Zelle ab. Um die Messung zu wiederholen, müssen Sie der Zelle Zeit geben, ohne Laststrom wieder ins Gleichgewicht zurückzukehren. Ein 1-kHz-Wechselstrom-Impedanztester erzeugt keine Netto-Überpotential-Klemmenspannungsänderung und weist keinen Zeitabfall bei der Messung auf. In den oberen 15 % und unteren 20 % des Ladezustands der Zelle ist er größer.
https://diysolarforum.com/threads/measuring-battery-resistance.27485/#post-333258
The YR1035+ only puts out a 1kHz AC current of about 50 mA rms. There is a narrow bandwidth 1 kHz filter in voltmeter to improve the signal to noise ratio to allow voltmeter to measure very low AC voltage levels. A 0.2 milliohm resistance driven with 50 mA of AC current only produces 10 microvolts of AC voltage that must be accurately measured. This voltage level is about 100 times lower than a TV channel signal level received on an outdoor TV antenna. The 1 kHz AC signal of a battery impedance meter has almost no effect on creating electrolyte overpotential voltage as there is no DC current involved in the measurement.
https://diysolarforum.com/threads/measuring-battery-resistance.27485/#post-969074
Das Ersatzschaltbild einer Zelle hat nach dem Bild (darin unten rechts) insgesamt 6 verschiedene Innenwiderstände.
Quelle: https://diysolarforum.com/attachments/li-ion-graphite-battery-model-png.187053/
https://diysolarforum.com/threads/measuring-battery-resistance.27485/post-969074
Diese kann man dann in den
R_OHMIC und R_IONIC zusammenfassen bzw. vereinfachen. Die Größenordnung bei einer neuen Zelle ist etwas 1:1 d.h. ein YR1035+ (welches den R_OHMIC mit Wechselstrom mist, zeigt nur etwa die Hälfte des bei reiner Gleichspannung maßgebenden Gesamtwiderstandes R_OHMIC und R_IONIC an. Es geht hier mindestens um den Faktor 2 !. Reine Gleichspannung ist aber der maßgebende Fall bei unseren DIY Akkus.
Mit zunehmendem Alter steigt R_IONIC viel schneller an (wird schlechter) als der langsamere ansteigende R_OHMIC. Dies kann glücklicherweise jetzt benutzt werden um die Qualität einer Zelle (Alterung - nicht Kapazität) in wenigen Minuten zu messen. Siehe Kapitel weiter unten.
Thermal Runaway
(4 ausgesuchte Dokumente)
Unter welchen Umständen beginnt der LFP sein Thermal Runaway und was passiert dann. (B.s.w. Die Gase/Rauch sind giftig und mit großem Volunem)
Risikofaktoren m.M. genau in dieser Reihenfolge (für prismatische LiFePO4 Zellen):
1. Überladung
2. Hitze
3. Dendritenbildung
4. mechanische Beanspruchung
5. Falsche Verpressung
Aber bitte: nichtsdestotrotz: LiFePO4 halte ich im Vergleich zu anderen Akkus für sicherer.
1. der von @ARC gefundene relevante Untersuchungsbericht: u.U. Stichflamme am geplatzten Ventil entzündet sich selbstständig alleine durch die Gasgeschwindigkeit:
The preload force effect on the thermal runaway and venting behaviors of large-format prismatic LiFePO4 batteries
2. Ein TOP Experte für Zellchemie, der bei YT zerobrain zu Besuch ist (Siehe erstes Post vom Thread ganz oben) , zu weiteren Risiken: z.B. das Auflösen der inneren Folie: Kurzschluß !!
Da werden LiFePo4 Akkus mal vom einem Entwickler / Forscher beschrieben. U.a. wird auch sehr gut erklärt, warum die Zellen vorgespannt werden sollen.
3. Danke @Baxter:
@arc So unerheblich ist der H2 Anteil des austretenden Gases dann doch nicht
Thermal Runaway Vent Gases from High-Capacity Energy Storage LiFePO4 Lithium Iron
https://www.mdpi.com/1996-1073/16/8/3485
Eine Knallgasreaktion wäre somit zumindest denkbar.
4. Danke @ROLi84 :
.... Beim Thermal Runaway hingegen entsteht ein Gas aus ca. 30% H2, und etwa 50-60% CO2 + CO sowie diverse andere, teils sehr toxische Stoffe (siehe angehängte Studie). Explosionsfähig ist Wasserstoff in einem Mischungsverhältnis ab ca. 18% H2 in Luft ..
Thermal-runaway experiments on consumer Li-ion batteries with metal-
oxide and olivin-type cathodes (etwas älter: 2014) (und für LiFePO4 Zellen)
5. Danke @ARC: Einfluß der Verpressung auf den Thermal Runaway (gleiche Studie wie unter 1.)
5.1. The preload force effect on the thermal runaway and venting behaviors of large-format prismatic LiFePO4 batteries
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261922013575
https://www.akkudoktor.net/forum/anleitungen-tutorials/akku-aufbau-mechanik/paged/2/#post-111638
5.2. Vergleich eines Thermal Runaway durch 1. Überladung oder 2. Überhitzung - Menge der Gase
Journal of Energy Storage 61 (2023) 106791
Comparative investigation of the thermal runaway and gas venting
behaviors of large-format LiFePO4 batteries caused by overcharging
and overheating
https://www.akkudoktor.net/forum/anleitungen-tutorials/akku-aufbau-mechanik/paged/2/#post-111638
Geballtes DIY System Wissen mit alle Komponenten und Erklärungen - sehr umfangreich
Dies ist die zweite gute "Kapitäns Quelle" neben Nordkyndesign: marinehowto. (free source of information)
1. Dieser Artikel benennt viele schwarze Schafe und die Folgen. Sehr umfangreich: (nix fürs Handy)
https://marinehowto.com/drop-in-lifepo4-be-an-educated-consumer/
Drop-In LiFePO4 Batteries – Be an Educated Consumer
The act of holding LFP batteries at or near 100% SOC can only serve to slowly harm them and eat away at cycle-life. An LFP cell can achieve 100% SOC at just a bit over 3.4 VPC (13.6Vpack voltage) if you’re battery manufacture suggests anything over 13.6V for float you may want to reconsider that and set it below 13.6V .You can always set it lower but should not go higher....
Hier steht explizit wie eine LFT Zelle behandelt werden soll: sie soll geladen werden und dann entladen werden .Punkt. NIX ANDERES ZWISCHENDURCH. Macht aber keiner hier - oder ?: VICTRON BIETET ES (bis SOC 50% ) an :
....There are charger manufacturers out there who actually understand charging LFP batteries.Victron is about the best known. Victron has a specific setting in their custom menu that allows you to set a “storage” voltage this is a voltage the charger drops to after a short float has been done. It can be custom programmed to allow the batteries to self discharge down to about 50% SoC before the charger kicks back in and maintains the “storage voltage.”the only chargers or inverter/chargers we currently recommend for lithium iron phosphate batteries are Victron.... 👍
Cut Off Current:
.........When at 13.8V – 14.2V and charge current has fallen to 5% of installed Ah Capacity all charging MUST STOP......
(ist hier eine andere Methode als die (Hersteller abhängigen !!) Tabellen von Nordkyndesign. )
Der Pack soll auf keinen Fall lange oben gehalten werden:
......#9 Understanding Cycle Life Claims – When an LFP cell manufacturer rates a cell at 2000 100% DoD cycles this is; charge to target voltage, stop immediately once you hit that voltage, discharge to the low voltage threshold, repeat, repeat, repeat. If this target voltage for cycle life testing is 14.6V they charge to 14.6V, stop immediately and discharge. These cells, at this rating, are not held at a the target voltage for cycle-life testing. In other-words you may not get the claimed cycles using a lead acid charger that holds an absorption cycle timer orcharges differently than the way the cells were tested...
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2. wichtiger Artikel.
ja etwas kurz - der obige Artikel.
wer es nun etwas genau wissen will - voila: meine Lieblingsquelle - besonders auch wegen der Bilder. Weiter unten geht es ums Thema. vorsicht: z.T. Winston Zellen mit höheren Spannungen!
https://marinehowto.com/lifepo4-batteries-on-boats/
DIY LiFePo4 On Boats (update 26.3.2023)
.........
Please, I ask anyone reading this article to present me any credible scientific data that shows why going above13.8V – 14.0V or 3.45VPC to 3.50V per cell is good for the batteries? I would honestly like to hear any solid scientific reason why it is necessary to do this on each cycle? Thus far the only reason I have had, from actual battery researchers, is this: “Most DIY’s simply won’t be starting out with “well matched cells” unless buying from a reputable dealer because they don’t have the test equipment to ensure this.”
I fully accept that argument! This is why I always preface anything having to do with a DIY build with “with well matched cells”…
I have nearly 150 research/white papers in the CMI data-base and not a single one of them gives any good reason to push these cells into the upper knee with regularity. Not a single one.
Alle Artikel Marinehowdo:
Alle 6 LFT Artikel Nordkyndesign:
https://nordkyndesign.com/category/marine-engineering/electrical/lithium-battery-systems/
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Aber jetzt zur Sache - was haben diese Leute denn noch herausgefunden ?
1. - einige Hersteller (BMS und Akku) haben diese Dauer Höchstspannungen erst aus ihren Datenblätter herausgenommen, nachdem die Zellen der Kunden haufenweise schwanger wurden. Und jetzt schaut bitte ganz genau, was euer BMS Hersteller oder Systemadministrator empfiehlt !
2. - was bedeutet dieses banale "nur laden und dann entladen" (siehe EVE Datenblatt. Keine Ladespannung von 3,65V auf Dauer) eigentlich ? Nun - es sollte (darf) bei LiFEPO4 keinen FLOAT geben !!! uuuups. Siehe oben den lobenden Hinweis auf VICTRON. Der Hintergrund ist, dass bei Float die Chemie ja immer wieder in beide Richtungen wandern muß. Ab und zu erfolgt ja bei Float eine Entladung und dann wieder Ladung. Diese immer umkehrenden Chemiewanderungen mag LiFEPO4 gar nicht - logisch. Auch ohne FLOAT dürfte es beim Entladevorgang keinerlei Ladung geben - und umgekehrt.
Also richtig wäre: laden - ohne (umkehrende) Entladung zwischendurch und dann entladen - ohne (umkehrende) Ladung zwischendurch. Und zwar im gesamten Bereich 10% SOC bis 90% SOC. Punkt (jooo - dasss dies keiner machen will, ist mir auch klar)
Was heist dies nun für unsere PV und LiFEPO4 Akkus und unser "bitte aber möglichst voll" oder wenns gut läuft :"mindestens halb voll denken":
Überspitzt: Sorry - dafür (PV) ist LiFEPO4 eigentlich nicht geeignet. (ok - aber es gibt nichts besseres - und die kleinen Schäden sind eher langfristig)
Float doch verwenden: Eine Mögliche Annäherung an PV Systeme: die 6 Punke von unten: den Float ganz tief setzen,
Considering that the biggest issue is the absence of correct charge termination, one approach can be giving up altogether on absorbing the battery when it is not possible to do it properly:
- at least one charging source is capable of performing a full charge with correct termination based on residual battery current every time; and
- this source (which can be the engine alternator for example) is used occasionally; and
- all the other charging sources are programmable and can be configured to skip absorption, so they just switch to “float” immediately when the absorption voltage gets hit; and
- there is nearly always a load on the installation, so the bank doesn’t get partly charged and then rested; and
- the “float” voltage can be configured low enough to ensure the battery will nearly always discharge; and
- these sources do not restart charging before the bank has been able to discharge meaningfully,
Passt der Faden mittlerweile nicht besser in die FAQ?
Ich bin kein Amateur, aber ich lerne trotzdem noch.
Bürokratie schafft man nicht durch neue Regeln oder Gesetze ab.
OCV(open circuit voltage)
Die Spannung (auch die Ruhespannung) von LIFEPO4 ist ein Biest.
Ich habe folgendes gelernt: sie ist gravierend abhängig von
- Temperatur !
- der Vorgeschichte (Ladung bzw Entladung) !
- hat doch einen Peukert Effekt (Höhe des Entladestroms) !
- hat einen Memoryeffekt (nur bezogen auf das SOC, nicht die Kapazität) !
- Lebensalter !
- Innenwiderstand/ Selbstentladung
- Herstellung/Fertigung !
Oberfächenspannung:
Ergänzen möchte ich hier meine neue Erkenntnis, dass die Ruhespannungen - also wenn die LFT Bank tagelang weder lädt noch entlädt - weit auseinander laufen können. Hier bilden sich u.U. ganz unterschiedliche Oberflächenspannungen. Gleiches gilt für das Laden. Lt. Experten beträgt die mögliche Kapazität 28mAH für einen 280AH Akku. Es bildet sich für eine längere Zeit eine höhere OCV, bzw die Spannung kann oben bleiben, obwohl der natürliche OCV niedriger ist.
Somit habt ihr irgendwie alle recht.
Nur wenn man diese Parameter alle hat, könnte ich sogar eine erste Verbindung zur Zell Kapazität SOC herstellen. 😎
Und ja - bei 3,375V kann sie schon überladen sein.
Und Ja - parallel geschaltete Zellen können dadurch einen SOC Unterschied von 30...40 % haben. (im mittleren Bereich.)
Memoryeffekt bei LIFEPO4
Großer Wirrwarr: Der quasi Memoryeffekt bei LIFEPO4 bezieht sich nur auf eine kleine Abweichung der SOC Ablesung und ist kein Kapazitätsverlust.
Er hat nichts mit dem bekannten Memoryeffekt mit großen Kapazitätsverlust der LI Ionen (!!) Akkus zu tun.
Hier wurde leider der falsche Namen "Memoryeffekt" auch für die LIFEPO4 genommen.
1. in deutsch:
x) Hier beschrieben, etwas weiter unten unter Memory Effect: siehe die Bilder
https://nordkyndesign.com/practical-characteristics-of-lithium-iron-phosphate-battery-cells/
Speziell für LiFePO4: T. Sasaki, Y. Ukyo and P. Novak, “Memory effect in a lithium-ion battery”, Nature Materials, Vol. 12, June 2013; doi:10.1038/nmat3623
2. Weiteres sehr umfangreiches Dokument, welches versucht diesen quasi Memoryeffekt zu erklären. Danke @nimbus4
Entering voltage hysteresis in phase separating materials: revealing the thermodynamic origin of a newly discovered phenomenon and its impact on the electric response of a battery:
https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/2201/2201.04940.pdf
-------------------
3.
Die OCV wäre eigentlich schon einen eigen Thread wert, die ist nämlich auch Veränderungen unterworfen
https://www.nature.com/articles/s41598-019-51474-5
Der Beitrag #66 hier von RCinFLA könnte auch eine Diskussion anregen, warum User eine höhere OCV nach dem Vollladen beobachten und daraus ableiten wollen ihre Zellen seien von besserer Qualität (ob das wirklich so ist?):
Danke @Baxter für den Artikel (und den Hinweis auf RCinFLA. Seine posts schaue ich mir immer genau an. )
https://www.nature.com/articles/s41598-019-51474-5
....diese Vergrößerung der Hysteresis mit zunehmendem Alter und Cycles hin zu höheren OCV Spannungen hat m.M. eine hohe Ähnlichkeit mit dem
"Quasi memory effect" von LiFePO4. Siehe die Bilder direkt oben unter x)
Ich bringe den Artikel mal nach vorne in die Sammlung:
https://www.akkudoktor.net/forum/faq/lifepo4-wissen-zusammengefasst/#post-163059
4. Die bisher detaillierteste Untersuchung dieses "quasi Memoryeffekts" hier im Forum durch @nimbus4 - danke:
https://www.akkudoktor.net/forum/postid/197091/
PEUKERT EFFEKT
Der PEUKERT EFFEKT bei LIFEPO4 AKKUs ist zwar klein aber vorhanden
(Entnehmbare AKKU Kapazität in Abhängigkeit des Entladestroms )
Lt Hersteller Datenblätter hat z.B. ein 280AH LIFEPO4 Akku bei 1C= 280 A Entladestrom. Der Akku ist bei diesen 280 A in einer Stunde leer. (2,5 V) Die können diesen Strom ohne Probleme.
Der gleiche Akku hat aber ca 292 AH entnehmbare Kapazität bei C100 = 2,8 A !!! 104,3 STD
Hier beschrieben, etwas weiter unten unter:
Battery Capacity Peukert’s Law
https://nordkyndesign.com/practical-characteristics-of-lithium-iron-phosphate-battery-cells/
Super Sammlung wird das hier. Praktisch ein Forums Destillat 
Sapere aude!