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elweb Batterie
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Verminderung der kalendarischen Alterung von Winston Zellen

Startbeitrag von omitreligion am 09.04.2017 19:39

Hallo,

Die kalendarische Alterung der Winston-Zellen liegt hauptsächlich daran, so hat mir jemand erzählt, läge daran, dass das Elektrolyt durch den Kunststoff hinausdiffundieren kann. Wenn auch nur langsam. Wären die Zellen aus Aluminium wäre es besser, perfekt wäre Titan oder Glas - diese Zellen würden dann sehr lange halten weil weder Gase eindringen noch raus können.

Jetzt frage ich mich ob eine selbstgemachte Aluminiumbeschichtung der Zellen eine Annäherung an das gasdichte Ideal darstellen könnte. Würde man die Diffusion damit um 50% verringern, hielten die Zellen glatt doppelt so lange. Hätten die Zellen eine Alterung von 1-2% pro Jahr, allein "vom rumstehen" weil der Elektrolyt verdampft, wäre eine halbierung auf 0,5 bis 1% schon nicht schlecht. Die Zellalterung bei "heissem" Betrieb bei 50-60 Grad Celsius ist dann eine logische Folge - wenn nämlich das Elektrolyt erhitzt wird, wird es ja noch flüchtiger.

Jetzt müßte man mal einen Langzeittest machen eine Zelle im normalen Betrieb und eine oder mehrere Zellen mit Aluminium beschichten um damit die Gasdichtigkeit zu erhöhen. Vielleicht hat ja jemand Ahnung wie man eine Beschichtung machen kann.
Ich selbst beschichte schon seit vielen Jahren Lautsprechermembranen beidseitig mit Aluminium um deren Steifigkeit (Masse-Steifigkeitsverhältnis, sogenannte Sandwich-Membran) zu erhöhen, daher ist mir solches Vorgehen vertraut.

Es gibt z.B. aus dem Sauna-Bedarf dickere Aluminium-Folie und man könnte die Winston Zellen damit von außen beschichten. Zwar würde die Riffelung ein wenig Probleme machen, aber es wäre machbar (Pattex+Aluminium).
Man könnte auch den ganzen fertigen Akku-Block näherungsweise bekleben, dann wären die Zellen einzeln nicht gasdichter, aber sehr wohl der Block insgesamt.

Gruß, Dragan

Antworten:

Ich halte die These für die Alterung für falsch und deshalb die zusätzliche verpackung für völlig unnötig.

Meiner Meinung nach altern viele Winston, wie auch andere LiFePO4 Zellen viel zu schnell, weil sie bei jedem Ladezyklus mit passivem Balancing überladen werden und auch zu tief entladen werden.

Würden sie nur im Bereich von 20-80 % SOC verwendet würde sich der kWh Durchsatz während der Lebensdauer ungefähr vervierfachen. Um das zu erreichen muss statt passivem Balancing nur aktives Balancing verwendet werden und nur bis maximal 3,5 V/Zelle, oder besser nur bis 3,45 V geladen werden und danach die Ladung abgeschaltet werden und erst wieder geladen werden wenn 3,3 V unterschritten wurden. Entladen sollte man nur bis etwa 3,1 V, besser nur bis 3,2 V. Die Spannung müssen direkt an den Zellen gemessen werden.

von Emil - am 10.04.2017 07:48
Die Alterung hat absolu und so gar überhaupt nichts mit dem diffudierenden Elektrolyten zu tun.
Diese Art der Zellen hat ja nicht grundlos bereits ab Werk einen Elektrolytüberschuss.

Wenn dem so wäre, würde alle Hersteller auf Alu oder Stahlverpackungen setzten und nicht auf dicken Plastikhüllen oder Pouch.
Die eingefüllte Elektrolytmenge ist ausreichend über die komplette Lebenserwartung einer Zelle

Wenn die Lösung so einfach wäre, die Lebensdauer der Zellen dramatisch zu erhöhen,..meinst Du nicht, das würden alle Hersteller ab Werk machen?!

von Sven Salbach - am 10.04.2017 12:58
Kannst die Zellen ja einzeln in Wasserglas tauchen oder sie damit bepinseln, das sollte sämtliche (wenn denn vorhandene) Diffusion unterbinden. Wenn Du dann besser schläfst, warum nicht?

von el El - am 10.04.2017 18:38
wolle muß nu auch seuinen senf dazugeben,
ich kaufteja damals 3 LiFePo 12v80Ah autobatterieblöcke,
und mute nun beim aufrüsten auf doppelzellen (2x 80Ah Paralell) 12x in serie
die blöcke auftrennen und seitedem stehe die zellen lediglich mit einer lage
thermo isolationsdings und panzertape umwickelt im batteriekorb meines el
reichweite nix geändert, und sie werden nicht mehr so warm auf langstrecke

also ich bin ganz froh, das ich da nicht alles verkehrt gemacht habe....

von wolfgang dwuzet - am 10.04.2017 18:45
Hallo

Warum wohl setzen die Hersteller die 20 Jahre Lebensdauer garantieren auf Titan Gehäuse Rundzellen und Glas-Keramik Poldichtungen weils billiger ist ?

Gruß

Roman

von R.M - am 10.04.2017 19:16
erzähl Du es mir...
Du bruäuchtest evtl etwas weniger Elektroyt, da kein Überschuss benötigt wird, aber so irre viel kleiner wird die Zelle dadurch auch wieder nicht..also muss es noch einen anderen Grund geben.
Mechanische stabilität?
Thermisches verhalten?!
Hochtemperaturzellen?
Druckfest?

von Sven Salbach - am 10.04.2017 19:22
Hallo

Laut Hersteller wohl alles zusammen, da die gewickelten Zellen vermessen werden und die Becher danach erst die Endmaße erhalten. Aber das diffundieren des Elektrolyts scheint der Hauptgrund zu sein.

Ob das eine bar mehr Druckdifferenz Einfluss hat wage ich zu bezweifeln

Die Energiedichte ist naturgemäß höher da weniger Verbindungsteile nötig sind.
Auf Zelllevel 180 Wh/kg und auf Batterielevel 135 Wh/kg

Und die Chemie ist auch eine andere LiION was genaueres weiß man nicht

Gruß

Roman

von R.M - am 10.04.2017 19:34
Ich habe eine Firma die mit Bohrinseln zu tun hat, die benötigen z.B. immer sehr Temperaturtabile Zellen.
Die Headway hatten die immer als einmal Zellen eingesetzt, da die nach jeder Bohrung, zumindest Teilweise getauscht werden musst aufgrund der Verhältnisse im Bohrloch, genauere Infos habe ich nicht
Von daher sind die Zellen die Du meins,t vielleicht für einen Spezialbereich, aber wie gesagt, da habe ich auch keine Infos drüber.
Abre das mit dem Elektrolyt wird ja ausgeglichen durch mehr Elekrtolyt, so das es ausreichend über die gesammte Lebensdauer ist, solange die Akkus bei 25" im Mittel betrieben werden

von Sven Salbach - am 10.04.2017 19:43
Da gabs doch mal so etwas wie einen Jungbrunnen. "Frischzellenkur" nannte sich das. Ich glaube, Papst Pius XII und Adenauer unterzogen sich solchen und Adenauer wurde steinalt damit.
Aber tatsächlich, wenn ich meine Plastikflaschen, die alkoholähnliche Substanzen enthalten, die verlieren tatsächlich die enthaltenen organischen Flüssigkeiten,gleich,ob es sich um Alkohl beliebiger Kohlenstoffzahl, Glykol (Frostschutzmitte) oder andere flüchtige Substanzen handelt. Die trocknen regelrecht aus, auch durch dicke Plastikwände hindurch. Wenn was hilft, dann dürfte das Metall sein. Bekannt ist, dass Sauerstoff Plastikwände durchdringt und Wasser soll das auch in messbarer Menge tun.
Metallisieren dürfte kaum eine Dichtheit hervorrufen, so stelle ich es mir vor. Eine Metallfolie schon eher. Aber die müsste man diffusionsfest verkleben.

von Bernd Schlueter - am 10.04.2017 23:35
Also evtl. könnte da was dran sein -

Aber glaubt du wenn das 1% der Lebensdauer beeinflußt.

Das du alle anderen Parameter in den Wind schreiben kannst!!!!!!!!!!!!!!!!!!11
Sorg erstmal dafür niemals an die Spannungsgrenzen zu kommen; nemals ein mist BMS-Vorgehen hast sei nun Manuel oder Elektronisch; niemals einen Scheisverkabelung oder bei Modulen auf Zellen einen offen Batteriekasten ; und einen Hauptrelais das immer sichergestellt ist das bei unabsichtlichen Standzeiten NICHT der Hauptakku leergesaugt wird; niemals Volle Ladung zu entnehmen; Tiefe Frosttemperaturen zu haben ; niemals die Zellen intern auf über 50Grad zu bringen ; niemals Laden und Entladen über C1 zu gehen wenn du damit 10-30% zu anderen Durchschnitt-Anwendern gewinnst , dann bessere Akkus über die Zeit hast dann reden wir noch mal über deine Aluaktion!

Ach ja und wenn du lange ins Ausland gehst - die Dinger in einen Trockenen Kühlen Keller Lagern.


Das ist sowas wie über den Sinn von Airbag zu schwadronieren, wenn selber selten den Gurt benutzt.

von thegray - am 11.04.2017 10:54
@Emil Du schreibst:
"Würden sie nur im Bereich von 20-80 % SOC verwendet würde sich der kWh Durchsatz während der Lebensdauer ungefähr vervierfachen."

Ist in dieser Rechnung berücksichtigt, dass so der Akku quasi fast nur zur Hälfte seiner Kapazität betrieben wird? Wenn etwa 40% weniger eingeladen und entnommen wird kommt man dann auf eine Energiedichte die sich nicht sonderlich von Bleiakkus unterscheidet.

Übrigens erwärmen sich Akkus beim vollständigen Entladen und beim vollständigen Aufladen mehr. Bleibt man von diesen Erwärmungsphasen weg hält der Akku länger. Das deutet auch auf die Rolle des Elektrolyts hin.
*********

Ein gangbarer Weg könnte sein nach dem Verkabeln und Verspannen eines Akkublocks diesen in eine eng angepaßte vorgefertigte Alu-Wanne zu versenken die man sich anfertigen lässt und verschließt diese eventuell noch von oben unter Berücksichtigung der Zuleitungen. Das dürfte der größte Schwachpunkt sein.

Interessant finde ich die Verpackungen von Tetra-Pack, die modernere Variante enthält auch eine Schicht Aluminium:
[upload.wikimedia.org]

Da steht:
"Sie besteht aus mit Kunststofffolie und je nach Anwendung auch mit Aluminiumfolie beschichtetem Karton. Die Plastikfolie verhindert, dass der Karton durchweicht und dass das Aluminium von sauren Flüssigkeiten wie etwa Fruchtsaft angegriffen wird. Die Aluminiumfolie sorgt dabei dafür, dass der Karton licht- und sauerstoffundurchlässig wird."

siehe: [de.wikipedia.org]

Vielleicht gibt es eine Möglichkeit durch bedampfen mit Metall oder einem Spray eine gasdichte Schicht herzustelllen...

Gruß, Dragan

von omitreligion - am 11.04.2017 22:48
Natürlich ist bei der höheren Lebensdauer auch die geringere nutzbare Kapazität berücksichtigt wenn der Durchsatz in kWh das Vierfache ist.

Und klar reduziert sich dadurch bei Fahrzeugen die effektive Reichweite. Man bekommt eben das Eine nicht ohne das Andere.

Informationen zu Alterungen findest Du auch hier.

von Emil - am 12.04.2017 04:37
Zitat
Emil
Natürlich ist bei der höheren Lebensdauer auch die geringere nutzbare Kapazität berücksichtigt wenn der Durchsatz in kWh das Vierfache ist.

Und klar reduziert sich dadurch bei Fahrzeugen die effektive Reichweite. Man bekommt eben das Eine nicht ohne das Andere.

Informationen zu Alterungen findest Du auch hier.


aber wer fährt schon JEDEN tag bis an die reichweitengrenze:confused:
das kommt doch sowieso nur einige male im jahr vor, und die restlichen ladungen sin sowieso in dem von dir proklamierten bereich....

von wolfgang dwuzet - am 12.04.2017 07:20
und auch große ladeströme sind schädlich(schnellladung)sowie hohe temperaturen als auch grenzdaten-! bei der metallischen hülle dürfte die poldurchführung ein problem ergeben und eine optimale dichtheit wird im eigenbau nicht erreicht werden. vy 73 otto

von Otto Schubert (DC5NJ) - am 12.04.2017 16:02
Hallo Otto,
Schnellladung? Bei den Winstons geht das ja fast gar nicht, lad die mal mit 2 oder 3C da wird so ein Kofferraum schnell voller Lader.

Nochmal: Warum nicht Wasserglas? Bei Fukushima wurde das Zeug auch als Abdichtmittel verwendet.

von el El - am 12.04.2017 22:40
Wasserglas finde ich interessant!
Aber wenn man den Plastikblock bis 1mm unter "Oberkante" eingetaucht hat, wie gehts dann weiter? Pole würde ich auf keinen Fall einen Spritzer dranhaben wollen, das Zeugs ist extrem basisch.
Und wie hier schon gesagt, dürfte die größte Undichtigkeitsstelle die Poldurchführung sein (O-Ring?)
Mit Wachs oder Epoxy ausgießen? Ist wahrsch auch nicht besser als O-Ring, da versch Wärmeausdehnung. ....
Viele Grüße, Lars

von laase - am 28.04.2017 11:29
hy lars,
ich bring da mal wieder meinen lieblingswerkstoff ins spiel
karosserieklebemasse, bleibt elastisch ----macht dicht----teparatur:rolleyes:egal

von wolfgang dwuzet - am 29.04.2017 14:36
Bitumen Kaltkleber ?

von H.Hobbie - am 01.05.2017 16:16
Und? Habt ihr schon eure Poldurchführungen zugeschmiert? Wer macht vor? ;-)

von laase - am 08.05.2017 21:07
Hallo,

aus den Antworten ist klar geworden dass es nicht einfach ist bestehende Winston-Zellen gasdichter zu machen.

Ob Wasserglas oder Bitumen Kaltkleber tatsächlich die Dichtigkeit eines Kunststoffs erhöhen kann zweifle ich an.

Lediglich das Hinzufügen eines Metalls halte ich für würdig etwas zu verbessern. Ungelöst bliebe dennoch der Bereich der Pole da ich daran ungern etwas basteln würde.

Daher finde ich die provokanten Fragen danach ob man mit untauglichen Mitteln sich auf funktionierende Zellen stürzen würde irgendwie unpassend.


Gruß, Dragan

von omitreligion - am 15.05.2017 18:24
Ich frage mich immer noch was dieses Abdichten soll wenn in den Blöcken Suppentüten stecken. Wenn da was verloren geht dann sind die Tüten undicht. Da nutzt dann eine äußere Abdichtung auch nichts.

Hier noch ein alter Thread zu diesem Thema.

von Emil - am 16.05.2017 06:03
weder stecken in den Zellen Suppentüten, noch macht diese Abdichterei Sinn...aber macht ihr mal...

von Sven Salbach - am 16.05.2017 06:42
Ok, das sah auf den ersten Blick so aus. Es sind als dünne Einzelfolien.

von Emil - am 16.05.2017 06:49
In Metall???
Eine Rohrbombe also!

Bernd, bei mir diffundiert der Alkohol auch immer aus den Flaschen. Prost! :cheers:

von Holomino - am 16.05.2017 14:18
nur mal so nebenbei bemerkt,
die winstonzellen, stecken ja in so schöönen gelben kunststoffummantelungen
(da ich ja die blöcke hatte immer 4 in einem)
diese hab ich aus platzgründen ENTFERNT, somit hab ich nur die innereien im batteriekorb,
lediglich umhüllt von isomatte und gewebeklebeband
dann müßten meine ja noch schlimmer altern:eek:
wovon ich aber bislang nix merken konnte
wollte das nur mal so an die neugierigen dichter weitergeben
bye wolle

von wolfgang dwuzet - am 16.05.2017 15:56
Du hast aber auch noch die alten 80Ah Zellen oder? Die sind vom Aufbau völlig anders

von Sven Salbach - am 16.05.2017 16:23
sven,
du hast wieder mal recht,
sind 80 Ah und schon seeehr alt
zumindest kalendarisch:joke:
reichweitenmäßig sind sie noch so gut wie neu:joke:

von wolfgang dwuzet - am 16.05.2017 19:32
Aufblähen und Eintrocknen sind gegensätzliche Prozesse, die aber beide zu einer Begrenzung der Lebensdauer führen können, wie hinreichend dargestellt wurde.
Die Flüssigkeiten in den Zellen sind polar, ähnlich, wie Wasser und Alkohol. Die alkoholähnlichen Flüssigkeiten in den Zellen sind gegen Sauerstoff unempfindlich, der in Mengen Kunststoffe durchdringt. 15 Jahre und mit Horsts Lebensdauerverlängerung, 20 Jahre, sind eine lange Zeit und wenn ich meine 5 Jahre alten Kunststoffbehälter mit Äthylendiglycol oder Spiritus anschaue, ist da , obwohl nicht angebrochen, nur noch die Hälfte drin. Ganz ohne Grund hat Roman die entsprechende Bemerkung nicht gemacht. Ich denke, Horst hat einen wichtigen Punkt angesprochen. Die polaren organischen Flüssigkeiten haben, wie Alkohol, Sauerstoff gebunden und geben diesen bei Überladung und Überhitzung wieder ab, weshalb Brände ganz besonders brisant sind und an Feuerwerk erinnern. Die Reaktionspartner sind die gleichen, Sauerstoff und Leichtmetalle, dazu noch beide in hochreaktiver Ionenform.
Tiefentladene Zellen neigen zur Umkristallisation und es besteht die Gefahr massiver Dendritenbildung beim Laden. Die daraus resultierenden Kurzschlüsse führen ebenfalls zur Überhitzung mit Zersetzung in die Bestandteile., also auch elementaren Sauerstoff und normales Wasserstoffgas und Lösemitteldämpfe, die bei Kontakt mit der Luft zusätzlich verbrennen. Das Risiko steigt mit dem Alter und bei falscher Behandlung.

Meine vielleicht falsche Vermutung: Wenn Dendriten die Separatorfolie durchdringen, entstehen Gase durch die Kurzschlüsse. Dann bläht sich die Zelle auf, die Dendriten können die gegnerischen Elektroden nicht mehr verbinden. Ein gewisser Selbstschutz der Zellen?

von Bernd Schlueter - am 17.05.2017 09:28
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