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elweb Batterie
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inoculator, R.M, Richard, Hotzi-47, Dineu, Bernd Schlueter, Jürgen G., Twiker76

FRAGE: NC Akku "Korrosionsschutz"

Startbeitrag von inoculator am 24.09.2016 11:27

Moin zusammen,

Ich fahre jetzt seit etwa 2 Jahren gebrauchte STM100 in meinem EL.
Von den ursprünglich 9 Blöcken, haben inzwischen 4 jeweils eine Zelle "verloren".

Was mich erstaunt, ist die Tatsache, daß es jedes Mal die Zelle zum Minuspol hin ist.
Das läßt mich an eine gemeinschaftliche Ursache glauben.

Daher geht diese Frage jetzt an die Chemiker unter Euch.
"Korrosionsschutz" im Betreff habe ich gewählt, weil mir dabei der Vergleich mit der ZinkAnode im U-Boot oder auch im 50Hz Netz ins Gedächnis kam.

Der Minuspol ist jener, welcher physikalisch die Elektronen abgibt -Stromrichtung ist Minus nach Plus beim Entladen. Kann es sein, daß es dabei zu irgendeinem Prozess kommt, der im Laufe der Zeit mehr Elektronen abgibt, als er aufnehmen kann?
Könnte man solch einem Prozess mit einer Zinkanode auf dem Minuspol entgegenwirken?!?

Haltet mich nicht für bekloppt, das ist jetzt einfach mal ins Blaue gedacht.

Gruss
Carsten
PS: "Zinkanode" habe ich jetzt als Platzhalter gewählt. Wenn es chemisch ein anderes Material sein könnte, darf man da auch gerne das jeweilige Material einsetzen (Platin???)

Antworten:

Hallo Carsten,
könnte es sein, dass die Zelle, die immer kaputt geht, wegen der Einbausituation ein wenig anders temperiert ist? Also entweder wärmer oder kälter als der Rest der Akkus?
Oder sind stets Blöcke an anderer Einbaustelle kaputt gegangen?
Sind die STM100 in Deinem EL wassergekühlt?

Gruss, Roland
Ich bin im Moment auch von kaputten Säften genervt. Außerdem stören mich die hohen Innenwiderstände der Akkus. Im Berlingo messe ich bei 200A Laststrom einen Spannungsabfall von über 30 Volt. Allerding sind bei bei 27 Säften die Innenwiderstände laut Datenblatt zusammen 135 mOhm. Plus etwas Übergangswiderstand an jedem Verbinder und jeder Sicherung plus 1 milliOHM mein zusätzlicher Shunt. Da kann das mit den 30 Volt Spannung, die in Wärme statt Vortrieb umgesetzt werden, schon stimmen. Mit anderen Worten: selbst wenn sie nicht kaputt gehen und voll in Ordnung sind, machen sie im Fahren richtig hohe Verluste.
Eigentlich Zeit, auf Li-Fe umzustellen. Die haben etwas ein Zentel an Innenwiderstand. Wenns nur nicht so teuer wäre und so viel Mühe machen täte...


von Hotzi-47 - am 24.09.2016 14:00
Hi Roland,

Die Einbaustelle ist unterschiedlich.
Wassermantel ist vorhanden und gefüllt, aber keine Umwälzung.

Gruss
Carsten

von inoculator - am 24.09.2016 16:54
Hallo Carsten
Kann es sein, dass Du schlicht zu hohe Ströme fährst? Bei den 100ern wird es bei 150A schon eng.

von Richard - am 24.09.2016 17:05
Zitat
Richard
Hallo Carsten
Kann es sein, dass Du schlicht zu hohe Ströme fährst? Bei den 100ern wird es bei 150A schon eng.


Nö, standardmäßig werden in den "Franzosen", also AX, Saxo, Berlingo, 106 und so weiter bis 200A gefahren. Die STM100 mit Wasserkühlung, allerdings läuft das Wasser.

Kaputt gehen eigentlich immer wieder nur die "schlechten" Akkus mit den Materialproblemen im Separator. Ist ja alles hinlänglich bekannt und in dem dänischen Bericht seinerzeit gut dokumentiert.

Gruss, Roland
@ Carten: Macht es grosse Probleme, mal die Temperaturen zu messen? Am leichtesten sofort nach dem Fahren (oder beim Laden mit Hochstrom) mit einem kleinen Infrarotstrahl-Thermometer? Könnte Hinweise auf die Temperaturverteilung geben.
Und wie sieht der Schaden jeweils aus? Sieht man was an den Akkus? Löcher reingeschmolzen ins Gehäuse? Wann ja, auf welcher Höhe?


von Hotzi-47 - am 24.09.2016 22:02
Hallo

Grundsätzlich würde ich mal sagen das es nichts bringt. da die Nicd Akkus ja nicht durch Umwandlung des Plattenmaterials arbeiten sondern durch Einlagerung von Sauerstoff und Wasserstoff in die Platten.

Ehr halte ich die Wasserwartung für die Ursache. die letzten Zellen werden etwas wärmer durch die Verrippung und den Übergangswiderstand der Polverbinder dadurch ist der Wasserverbrauch höher.

Wenn zulange gewartet wird dann setzten sich die Leitungen des Nachfüllsystems in dieser Zelle zu.

Wenn das Wasser dann überläuft denkt man es ist alles i.O. dabei ist nur das Reservoir gefüllt. Das geht ein paar mal gut da das Wasser den Pfropfen wieder löst.

Schau dir einfach mal ein paar Tage nach der Wasserwartung noch mal den Füllstand an, ist dabei in der letzten Zelle weniger nochmal Wasserwartung machen.


Gruß

Roman

von R.M - am 25.09.2016 08:46
Hallo,

zum besseren Verständnis: Die Zellen sind nicht durchgegangen, im Sinne von "Brandlöchern".
Wir reden von einem kräftigen Kapazitätsverlust innerhalb weniger Tage.

Wasserstand habe ich kontrolliert, soweit möglich. Mindestens die beiden letzten Blöcke hatten ausreichenden Wasserstand in allen Zellen -auch wenn ich bestätigen kann, daß die beiden Endzellen sowohl am Plus, als auch am Minus etwas weniger Wasser hatten, als die Mittleren.

Aber nicht so gravierend, daß das einen 50% Kapazitätsverlust begründen könnte.

Von den zerlegten Zellen habe ich mir die Platten und Separatoren angeschaut. Ich konnte auch unter der Lupe keine Schäden erkennen.
Es erscheint einfach so, daß das Material keine Ionisierung mehr zu läßt.

Gruss
Carsten

von inoculator - am 26.09.2016 11:56
...hast du mal die Laugendichte der defekten Zellen gemessen? Soll: 1,19g/cm
Evtl. schwemmt es Lauge beim nachfüllen mit heraus.
Könnte doch sein dass DIE Zelle, durch welche das ganze Wasser für alle Blöcke muss, die am meisten verdünnte Lauge hat.
Ist mir erst passiert! Die Ursache ist mir noch nicht klar - evtl. habe ich zu früh nachgefüllt, d.h. es ging kaum Wasser in den Block (~100ml pro Block).
Siehe auch der Bericht unter Absatz "Aufbau der Nachfüllsystems"
[elweb.info]

Gruß, Jürgen

von Jürgen G. - am 26.09.2016 20:33
Hallo

Wenn man es richtig macht gibts keine Probleme mit der Laugenverdünnung, ich mach die Wasserwartung alle 5000 km ist mit Lexia kein Problem.

Gruß

Roman

von R.M - am 26.09.2016 20:42
Evtl. Die falsche Fließrichtung? Es ist nicht egal, auf welcher Seite man die Blöcke befüllt.

von Richard - am 27.09.2016 04:38
Hallo

FLießrichtung ist meines Wissens egal, der einzige Grund der im Handbuch steht ist daß die Wasseranschlüsse so wie die Akkus geschaltet werden sollen.

Denke mal das hat elektrische Gründe da Lauge ja Leitfähig ist.

Gruß

Roman

von R.M - am 27.09.2016 17:22
Fließrichtung ist nicht egal, sondern wird im Manual explizit genannt. In der Nähe der Mitte ist eine runde Erhöhung. Wasserzulauf ist der näher gelegene Stutzen.

von Richard - am 27.09.2016 17:58
Wie muss man sich das Vorstellen ?

sind die Zellen miteinander verbunden über die Zulaufleitungen ? Was passiert wenn voll haben die Elektrolyte miteinander Verbindung ?

von Twiker76 - am 27.09.2016 19:51
Hallo

Ne da ist ein Syphon System drinnen ich habe einen Akku geöffnet und das Wassernachfüllsystem ist symetrisch aufgebaut. also vollkommen egal ob von rechts oder links Wasser eingefüllt wird.

Kann also nicht die Ursache für Zellensterben sein.


Gruß

Roman

von R.M - am 27.09.2016 20:08
Der Bericht hat mich auf alle Fälle mal ein wenig weiter gebracht.
Vor allem durch die akribische Kontrolle der Wassermengen.

Ich vermute die Ursache nun doch ehr im Wassermangel, wenn ich auch physikalisch nicht ganz folgen kann, da die Erwärmung im Zentrum am größten sein müsste, wenn man nicht aktiv kühlt.

Ich muss wahrscheinlich meine Wasserintervalle doch ein wenig erhöhen.
Wenn ich bedenke, daß an einer Stelle von 8 Liter Wasser auf 19 Zellen gesprochen wird, und ich auf meine 8 Blöcke schon mit über 3 Liter gefahren bin, dann scheine ich da recht knapp zu bemessen.

Ich muss hier auch immer in Betracht ziehen, daß ich gebrauchte Zellen fahre, also weiß ich nicht, was vorher mit denen so alles angestellt wurde.

Ich muss im November noch mal bei Gero vorbei. 4 neue Gebrauchte ordern ;-)

Gruss
Carsten

von inoculator - am 28.09.2016 07:02
Zitat
Twiker76
Wie muss man sich das Vorstellen ?
sind die Zellen miteinander verbunden über die Zulaufleitungen ? Was passiert wenn voll haben die Elektrolyte miteinander Verbindung ?


Im Saxo sind drei Akkuboxen: ganz hinten die 11er Box, unten die 6er Box und oben im Motorraum eine 3er Box. Also jeweils 11, 6 und 3 Stück SAFT STM100 pro Box.
Ist im Kundendienstschulungheft von Citroen für den AX und SAXO gut beschrieben. Hier nochmal der link zur pdf-Datei bzw. den Seiten, die die Batterieanschlüsse elektrisch, Kühlwasser und Batteriewasser darstellen. Rot sind die elektrischen Verbindungen, die dicken schwarzen Linien sind die Batteriewasser-Nachfüllleitungen, alles auf Seite 35.

Der Batteriefüllbehälter von Citroen und die Leitungen haben einen genau definierten Wasserlauf. Die Akkus mit ihrem Überlaufsystem sind darauf angepasst. Das Wasser fließt so langsam, dass der Ölfilm auf der Lauge nicht abreisst. Wenn Wasser aus den Überlaufleitungen kommt, muss man den Zufluss beenden. Man stellt am besten eine kleine Plastikschüssel unter die Überlaufleitungen und beobachtet das ganze. Wenn Wasser kommt, trennt man oben den Zulauf und steckt ihn auf den nächsten Verbinder.

Gruss, Roland
so eine Darstellung, aber leider nur sw, habe ich auch für den Berlingo mit seinen 4 Akkukästen.

von Hotzi-47 - am 28.09.2016 10:43
Hallo

Pro Block sinds 825 ml Reserve, wenn mehr rein geht war zumindest eine Zelle die zu wenig Wasser hatte.

Gruß

Roman

von R.M - am 28.09.2016 17:18
Zitat
inoculator
Was mich erstaunt, ist die Tatsache, daß es jedes Mal die Zelle zum Minuspol hin ist.
...
Der Minuspol ist jener, welcher physikalisch die Elektronen abgibt -Stromrichtung ist Minus nach Plus beim Entladen. Kann es sein, daß es dabei zu irgendeinem Prozess kommt, der im Laufe der Zeit mehr Elektronen abgibt, als er aufnehmen kann?

Ad Minuspol hin: siehe unten.
Ad Fluss: Elektronen "fließen" von - zu +, Kationen von + zu -. Die Stromrichtung ist immer vom höheren Potentional zum niedrigeren, beim Entladen also von + zu -. Auch beim Laden fließt der Strom vom Pluspol des Ladegeräts zum Minuspol des Ladegeräts, der Stromfluss im Akku ist dann natürlich umgekehrt.
Ad zu irgendeinem Prozess kommt: Nein.

Etwas Theorie: Auszug aus der Elektrochemische Spannungsreihe:
Gold: +1,4 V bis +1,69 V
Nickel ( NiO2 Ni(OH)2 ): +0,98 V
Kupfer: +0,16 V bis +0,52 V
Nickel (Ni2+): -0,23 V
Cadmium (Cd2+): -0,4 V
Zink (Zn2+): -0,76 V
Aluminium (Al3+): -1,66 V
Magnesium (Mg2+): -2,36 V

Vergleich mit LiFePO4-Zellen: Winston nimmt (oder nahm?) teilweise Kupfer beim Minus- und Alu beim Pluspol, so dass die Vermeidung der ungünstigen Materialpaarung Cu/Al Sache des Anwenders ist (z.B. Verwendung von Cu/Al-Bimetallen). Bei manchen Zellen sind aber beide Poole aus Alu und somit die ungünstige Materialpaarung im Innere der Zelle (wie bei vielen anderen Herstellern ähnlicher LiFePO4-Zellen). Vermutlich sind, eine gasdichte Zellkonstruktion vorausgesetzt, Korrosionsprobleme im Zellinneren geringer.

Zurück zum Minuspol-Problem von Carsten: Es kann durchaus sein, dass nur bei einen Pol Kontaktkorrosion auftritt, die beim anderen gar nicht möglich ist. Besteht das Kontaktproblem ausserhalb der Zelle oder lässt sich eine Batterie, die aus mehreren Einzelzellen besteht, öffnen, so kann durch spezielle Bimetall-Beilagscheiben (metallische Verbindung der beiden Materialien) das Kontaktkorrosionsproblem reduziert werden. Auch das Fernhalten von Sauerstoff von den Polen durch spezielles Polfett (irgendwo auf elweb schrieb jemand von Vaseline) hilft.

Der weiteren Diskussion entnehme ich aber, dass das Hauptproblem der zu geringe und vorallem unterschiedliche Wasserstand ist.

von Dineu - am 30.09.2016 14:19
"...
Ad Fluss: Elektronen "fließen" von - zu +, Kationen von + zu -. Die Stromrichtung ist immer vom höheren Potentional zum niedrigeren, beim Entladen also von + zu -. Auch beim Laden fließt der Strom vom Pluspol des Ladegeräts zum Minuspol des Ladegeräts, der Stromfluss im Akku ist dann natürlich umgekehrt.
..."

Moin,

Elektronen und Kationen sind Kinder des gleichen Prozesses.
Beim Laden eines Akkumulators werden Elektronen auf der Katode freigesetzt und zur Annode "Übertragen". Klar daß ein bestimmtes Elektron hier nicht den ganzen Weg durch die Leitungen nimmt, sondern auf atomarer Ebene nur ein paar tausend Nachbarn weiterhüpft.
Die Kationen "fließen" dagegen überhaupt nicht. Es sind die Atome, welche auf der Katode verbleiben und einfach nur ein freies Elektron aus der äußeren Schicht abgegeben haben.
"Ion" beschreibt hier nur den "geladenen" Zustand eines sonst neutralen Atoms. Ein Atom kann positiv geladen sein -dann hat es ein oder mehrere Elektronen abgegeben; oder es ist Negativ geladen, dann hat es ein Elektron dazubekommen.

Aber ich entnehme Deinem Beitrag, daß ich Dir das nicht erklären brauche.

Der "Prozess" an den ich gedacht habe, ist im sinne eines elektrischen Korrosionsprozess ein Ähnlicher.
Daher vergammeln in Gleichstromkreisen zuerst die Masseleitungen (schwarze Oxidschicht auf dem Kupfer).

Um dem entgegenzuwirken kann man nun die Potentiale umkehren -war mal früher bei einigen Oldtimern, wo man - (minus) 6V DC gegen Chassis hatte; oder man packt an die Anode ein Stück Zink oder ähnliches (Siehe auch U-Boote).

Dieser o.g. Korrosionseffekt hat jedoch nicht zwingend etwas mit der Chemie in einer Akku-Zelle zu tun.
Ich hatte aber halt die gedankliche Brücke mal in den Raum gestellt, weil halt immer die Minus-Zelle bei meinen Blöcken schwächelte.

Ob es am Ende am Wasser lag oder die Zellen vom Vorbesitzer schon geschädigt waren, kann ich nicht sagen.
Was ich bisher gemacht habe, ist die Kontrolle, ob die Zuläufe aus dem Reservoir irgendwelche verschlüsse aufwiesen. Das war nicht der Fall. Es bleibt also noch ungeklärt.

Gruss
Carsten

von inoculator - am 04.10.2016 08:46
Ich beobachtete öfter merkwürdiges Verhalten der Nicads. Das trifft das unmotivierte Weichweiden und plötzlich haben sie mal wieder einen geringen Innenwiderstand, nicht einfach nur Temperatureinfluss. Die Kathode nimmt sowohl Elektronen auf, wie sie auch abgibt, sonst wäre es kein Akku. Ab und zu sollten man die Elektronen abkratzen. Wenn sie in zu dicker Schicht auftreten, kommen sie leicht auf dumme Gedanken.

von Bernd Schlueter - am 04.10.2016 16:16
GRUNDLAGEN: Die Anode ist jener Pol, an dem Oxidation stattfindet und Oxidation ist eine chemische Reaktion, bei der Elektronen abgegeben werden:
Beim Entladen ist der Minuspol also die Anode (wegen der Oxidation, sprich Elektronenabgabe),
beim Laden ist der Minuspol aber die Kathode (wegen der Umkehrung des chemischen Prozesses bei der Sekundärzelle, also der Aufnahme von Elektronen bei der Reduktion).

ZINK: "Opferanoden" bestehen aus "unedlen" Metallen, finden sich also weit unten in der Spannungsreihe. Daher habe ich auch Magnesium angeführt, weil es unedler als Aluminium ist und z.B. zum kathodischen Korrosionsschutz in emailierten Trinkwasserspeichern verwendet wird. Zink wird zum Schutz von Eisen verwendet, weil es gemäß elektrochem. Spannungsreihe unedler ist als Eisen und weil es eine geschlossene, stabile Oxidschicht bildet, die weitere Oxidation unterbindet.
Eisen (Fe2+): -0,44V
Wenn kein Aluminium beteiligt ist, dann kann Zink als Opferanode fungieren, ansonst wäre Magnesium besser (Suche mal in der Bucht anch Opferanode)! Den Minuspol des 12V-Akkus an die Karosserie anzuschließen ist eine gute Wahl. So war es bei allen meinen zentraleuropäischen wowie asiatischen Autos. Bei Fahrzeugen von der Insel war es (oder ist es) anders !?

NICD: Beim Entladen von NiCd-Akku werden an der negativen Elektrode OH- Ionen aufgenommen (die schwimmen quasi durch die Lösung ;-)) und oxidieren dort Cd zu Cd(OH)2. Gleichzeitig werden Elektronen abgegeben.
Werden die beiden Elektroden elektrisch miteinander verbunden, so "fließen" die Elektronen (in etwa so wie von Carsten sehr schön beschrieben) vom Minuspol zum Pluspol und bilden natürlich keine Schichten.
Am Pluspol wird NiOOH zu Ni(OH)2 reduziert, indem Elektronen und H2O aufgenommen und OH- abgegeben wird. Die abgegebenen OH- Ionen "schwimmen" dann durch die Lösung zum Minuspol.
Zusammenfassung (beim Entladen):
Minuspol: OH- Aufnahme, Elektronenabgabe => Oxidation Cd => Anode
Pluspol: OH- Abgabe, Elektronenaufnahme => Reduktion von Ni(III) zu Ni(II) => Kathode

WEICHWERDEN: Welche Gründe zum unmotivierten Weichwerden führen, bedarf einer genauen Analyse. Liegt es am Überladen (Ausgasen, Temperaturzunahme) oder am Volumenzuwachs beider Elektroden beim Laden oder am Memoryeffekt oder am Dendritenwachstum oder am Ladeverfahren (Konstantstromlader versus Pulslader) oder an sonst was. Ganz motivlos wird es schon nicht sein. Möge dieser Artikel weiterhelfen: [www.elektroniknet.de]

von Dineu - am 05.10.2016 15:25
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