Wie Lithium Ionen Akkus auf 90% laden?

Der Ladecontroller LTC4007 von Analog Devices biete diese Möglichkeit. 
Habe das Teil gerade bei zwei verschiedenen Designs verwendet.

Karli schrieb:
> Wie müsste eine Ladestrategie eines Rundzellen Home-Ladegerätes
> aussehen, das auch nur auf 90% auflädt?

Im einfachsten Fall einfach die Ladeschlußspannung runtersetzen.

Ne andere Möglichkeit die auch enorm zeitsparend wäre wäre es die 
zeitraubende CV-Phase einfach wegzulassen: Laden mit zulässigem 
Ladestrom bis 4.2V erreicht sind und dann sofort abschalten und fertig 
melden, denn die langsame CV-Phase kostet erheblich Zeit und ist nur 
dazu da noch vorsichtig und langsam die letzten 10% reinzuquetschen.

Hallo Karli,

Karli schrieb:
> Dieses Posting tangiert Fahrzeugelektronik und Smart-Home gleichermaßen.
>
> Solange es sie gibt, laden smarte Home-Ladegeräte für Lithium-Ionen
> Akkus z.B. 18650 Rundzellen diese randvoll, also auf 4,20 Volt. Die
> Akkus verbleiben häufig im Gerät und werden auf dieser Spannung
> gehalten.
>
> Beispiele:
> https://www.akkuteile.de/ladegeraete/
>
> Im Zuge der Elektrifizierung von Autos wurde jedoch bekannt, dass das
> Laden des Akku auf 100% dessen Lebensdauer drastisch verkürzt. Es wird
> empfohlen, üblicherweise nur auf 90% zu laden, um die Lebensdauer auf
> das Mehrfache zu erhöhen. Ausnahmsweise kann dann höher geladen werden,
> wenn man sofort losfährt und somit entlädt.
>
> Wie müsste eine Ladestrategie eines Rundzellen Home-Ladegerätes
> aussehen, das auch nur auf 90% auflädt?

Das Problem bei Deiner Frage ist, dass der Begriff des Ladezustands 
(englisch: SOC, state of charge) nicht eindeutig belegt ist.

Du kannst den Begriff spannungsbezogen, ladungsbezogen und 
energiebezogen interpretieren.
Du solltest Dir also Gedanken machen, auf welche Variante Du Dich 
beziehst.

> Auf welche geringere Spannung
> als 4,2 Volt müsste hierzu aufgeladen werden?

Das kann man pauschal nicht sagen, da müsste man die Ladekurve eines 
jeden leeren Akkus betrachten.

> Gibt es Ladegeräte, die
> dies zumindest optional tun?

Ja. Der SKYRC MC3000 bietet Dir diese Möglichkeit. Du kannst die 
Zielspannung festlegen, den Abschaltstrom, aber auch eine maximale 
Ladezeit und eine maximale Akkutemperatur.

> Außerdem soll ein Fahzeugakku nicht unter 10% entladen werden. Bei
> welcher Spannung müsste ein Home-Verbraucher mit Rundzelle dann
> abschalten?

Ich wüsste nicht, ob man das pauschal ausdrücken kann. Ich würde einmal 
bis zur Abschaltspannung entladen und dann die Spannung an dem Punkt 
bestimmmen, an dem noch 10% der Gesamtenergie vorhanden ist.
Allerdings fällt die entnehmbare Energie ja auch mit steigendem 
Entladestrom.

Über ein nicht mitgeliefertes weniger verbreitetes USB-Kabel kannst Du 
den Ladevorgang mittels einer Windows-Anwendung loggen und z.B. in Excel 
auswerten.

Die Strategie von Bernd K. ist auch ganz gut.
Auf dem SKYRC würdest Du z.B. den Ladestrom auf 1A setzen, die 
Zielspannung auf 4,2V und den Abbruchstrom auf 0,99xA. Im Ergebnis würde 
der Lader kurz nach Erreichen der Konstantspannungsphase abschalten.

Achtung:
Das Tastaturgefühl des SKYRC MC3000 erinnert stark an die ersten HP 
3456A.

Manfred schrieb:
> man muß nicht unbedingt in 2h
> eine Volladung erzwingen wollen.

"Muß nicht unbedingt" ist sehr relativ. Es kommt halt auf den 
Einsatzzweck an wieviel Zeit man erübrigen kann oder was man tun muß um 
zu erreichen was man will. Zum Beispiel im Modellbau möchte man öfter 
mal seine Akkus noch ein weiteres mal vollbekommen bevor die Sonne 
untergeht, dann "muss" man sie eben entweder in ner Viertelstunde wieder 
voll bekommen oder viermal so viele davon kaufen und mit sich 
rumschleppen.

Ebenso bei Elektrofahrzeugen, je weniger Zeit man an der Ladesäule 
vertrödeln muß desto attraktiver (oder überhaupt erst mal praktikabel) 
wird das ganze Konzept.

Natürlich zwingt einen keiner dazu irgendwas davon überhaupt zu machen, 
eigentlich "muss" man nur essen, trinken, einmal am Tag schlafen 
und/oder irgendwann sterben, alles andere ist purer Luxus.

Morgenmuffel schrieb:
> Was ist denn jetzt eigentlich dran an der Info, das langsames laden
> schädlich ist?

Wer sagt das? Schnelles Laden von LiIon erzeugt mehr Verschleiß, 
langsames weniger, eine gegenteilige Behauptung ist mir noch kein 
einziges Mal zu Ohren gekommen.

Wer so eine ÜBERRASCHENDE (im Sinne von der gängigen Lehrmeinung und 
der allgemeinen Praxiserfahrung abweichende) Behauptung vorbringt wie 
langsames Laden sei schädlicher als schnelles müsste eine solch überaus 
erstaunliche Behauptung auch sehr überzeugend begründen können, 
ansonsten würde ich ihm kein Wort glauben.

Morgenmuffel schrieb:
> Z.b. hier:
> 
https://www.wer-weiss-was.de/t/li-ionen-akku-schnell-oder-langsam-laden/6389058/2
>
> Kommentar von:
> Wolfgang_5ce148

Die Links die er als Quelle angibt sind tot.

Wie gesagt, wer sowas behauptet muß es wasserdicht begründen können denn 
es widerspricht ganz erheblich und in einem ganz wichtigen Punkt der bis 
dato gängigen Lehrmeinung, eine revolutionäre Entdeckung die alles 
bisher dagewesene auf den Kopf stellt sozusagen, die muss man schon auch 
irgendwie belegen können wenn einem das jemand glauben soll!

So ein überraschender Sachverhalt hätte sicherlich auch schon größeren 
Bekanntheitsgrad erreicht denn es wäre äußerst nützlich oder zumindest 
relevant für viele Anwendungen und man könnte dann auch andernorts mehr 
darüber lesen wenn es denn wirklich der Wahrheit entspricht. Warum liest 
man also nichts darüber?

Bernd K. schrieb:

> Wer so eine ÜBERRASCHENDE (im Sinne von der gängigen Lehrmeinung und
> der allgemeinen Praxiserfahrung abweichende) Behauptung vorbringt wie
> langsames Laden sei schädlicher als schnelles müsste eine solch überaus
> erstaunliche Behauptung auch sehr überzeugend begründen können,

Vielleicht hat da nur irgendwer die Situation beim Laden von Ni-Akkus
auf Li-Akkus übertragen und alle andern haben bei Ihm abgeschrieben.
Also ähnlich wie bei dem angeblich hohen Eisenanteil von Spinat.

Akkuschoner schrieb:
> Thomas R. schrieb:
>> -> 6000 cyles
>
> 6000 Zyklen anzustreben heißt aber auch, von dem eh viel zu großen,
> schweren und teuren Akku nur 50% der Kapazität zu nutzen und 50% des
> Akkus spazieren zu fahren.

Korrekterweise müsste man die Zyklenzahlen normalisieren indem man den 
Prozentsatz der genutzen Kapazität noch mit hineinmultipliziert.

Denn wenn man nur die halbe Kapazität nutzt hätte man auch zwei halb so 
große Akkus nacheinander voll nutzen können. Dann stünde es nicht mehr 
500 zu 6000 sondern nur noch 1000 zu 6000 (also nicht 12-fache sondern 
nur 6-fache Verbesserung).

Es geht auch nicht nur um die Zyklenanzahl, sondern auch darum welche 
Leistung die Zelle dann noch abgibt. Was hilft es mir, wenn die Zelle 
noch 3 Ah liefert, aber einen so hohen Innenwiderstand bekommen hat, 
dass man keine Leistung und keine Energie mehr raus bekommt wenn man 
schneller entladen will? Bei meinem Pedelec Akku ist das passiert. 
Obwohl ich meist nur so auf 85 bis 90 Prozent geladen habe. Außerdem: 
auch wenn man sagt dass einem die 500 Zyklen reichen, das bedeutet ja 
dass der Akku am Ende nur noch 70 Prozent der Energie speichert, was ja 
auch blöde ist. Wenn man von der Anwendung her grundsätzlich mit 70 
Prozent auskommt, kann man mit passender Ladestrategie erreichen, dass 
man nach den 500 Zyklen noch immer über 90 Prozent hat.

Ich frage mich auch, ob diese Vorgehensweisen zu Lebensdauerverlängerung 
überhaupt einfach so genannt werden können. Es gibt ja verschiedene 
Zellchemien. Vielleicht müsste man jede separat betrachten? Leider 
bekommt man ja für die wenigsten Zellen Datenblätter in denen die 
Vollzyklenanzahl in Abhängigkeit von Lade- und Entladespannungen drin 
steht.

Was mich auch mal interessieren würde, wären Aussagen der Hersteller zum 
Thema kalendarische Alterung. Leider konnte ich da nie was finden. Nur 
die Aussage dass man keine vollen oder leeren Akkus lagern sollte.

Worüber ich auch nie was gefunden habe: ist es gleich schlimm auf 90 
Prozent mit CC bis 4,2 V zu laden und dann abzuschalten im Vergleich zu 
CC-CV bis 4,1 V zu laden? Ersteres wäre ja viel schneller, aber was 
bedeutet das für die Lebensdauer? In beiden Fällen wären etwa 90 Prozent 
geladen und in beiden Fällen hätte die Zelle nach Ende des Ladens 4,1 V.

Stephan S. schrieb:

> Ich frage mich auch, ob diese Vorgehensweisen zu Lebensdauerverlängerung
> überhaupt einfach so genannt werden können. Es gibt ja verschiedene
> Zellchemien. Vielleicht müsste man jede separat betrachten? Leider
> bekommt man ja für die wenigsten Zellen Datenblätter in denen die
> Vollzyklenanzahl in Abhängigkeit von Lade- und Entladespannungen drin
> steht.

Mich würde da auch mal interessieren, wie die teils großen Unterschiede 
in der Entladeschlussspannung zustande kommen, und Angaben, wie man 
solle bei 3,0 oder gar 3,3V aufhören zu Entladen. Welcher Strom in C und 
was gibt das Datenblatt des Herstellers als Endladeschlussspannung bei 
wieviel C an?

Konkret: Wenn der Hersteller bei 0,2C 2,5V Entladeschlussspannung 
angibt, wie viel höher sollte man aufhören bei ebenfalls 0,2C? Sony gibt 
da bei seinen VTC6 sogar nur 2,0V an. Bei 1C und mehr dagegen wieder 
2,5V. Wäre gut da konkrete Ansätze zur Auslegung zu lesen und nicht 
Angaben nach Gefühl und auf Nummer sicher.

Ich empfehle mal einen Blick auf diesen Thread zu werfen:
https://www.photovoltaikforum.com/speichersysteme-ongrid-netzparallel--f137/eigenbau-eines-liion-–-speichers-mit-5kwh-nutzba-t114773-s150.html
Ist zwar ein sehr langer, aber auch ein sehr interessanter Beitrag.
Darin schildert einer seine Erfahrung mit einem DIY 5kW-Speicher.
Auch werden im verlinkten Thread so manche hier gestellten Fragen 
beantwortet.
Z.Bsp. kalendarische Alterung:
Lagerung bei 25°C mit einem Ladestand von
100%: 5 Jahre
90%: 10 Jahre
80%: 15 Jahre

Thomas R. schrieb:
> Hallo Bernd,
>
> du hast Recht und ich schäme mich. ;-(
> Aber guck auch mal die Zukunft an! :-)
> Bei Solarzellen ist eine ähnliche Preisentwicklung vorhanden.
> Ist selbst gemachter Strom schon heute billiger als Großkraftwerksstrom?
> Oder erst in 1, 2, oder 3 Jahren?
> Ich mache mit grosse Sorgen um die Zukunft der Energieversorger.
>
> Beste Grüsse,
> Thomas

Die Zahlen dieser Grafik sind nur bis 2015 echte Zahlen. Der Rest sind 
Schätzungen aus 2016 und man weiß mittlerweile dass diese falsch waren. 
Der Preis sinkt auf absehbare Zeit nicht mehr, er steigt sogar wieder 
leicht. Sono Motors ging zum Beispiel auch von dieser Schätzung aus und 
musste für seinen Sion den Preis der Akkus mehr als verdoppeln, weil 
diese Prognose nicht eintrat.

Solarstrom ist aus Sicht des Endverbrauchers schon lange günstiger als 
Strom aus dem Kraftwerk. Mittlerweile auch der tatsächliche 
Herstellungspreis sogar günstiger als Strom aus fossilen Kraftwerken. 
Östlich von Rostock wird ein Solarkraftwerk mit 85 MW Leistung gebaut, 
welches keinerlei Vergütung nach dem EEG bekommt. Mein Nachbar hat sich 
aufs Dach die Tage eine Anlage bauen lassen und kam bei 700 Euro/kWp 
raus, all inclusive. Mit einem kWp macht man in unserer Gegend etwa 1100 
kWh/a, also während der Lebensdauer der Module etwa 30.000 kWh. Das 
macht 2,3 Cent/kWh über die Lebensdauer. Gut... Das ist jetzt der 
Idealfall. Einen neuen Wechselrichter könnte man schon mal brauchen. 
Macht etwa weitere 10 Prozent Anschaffungskosten bei etwas größeren 
Anlagen aus. Mit 3 Cent/kWh könnte man hin kommen.

Thomas R. schrieb:
> Ist selbst gemachter Strom schon heute billiger als Großkraftwerksstrom?
> Oder erst in 1, 2, oder 3 Jahren?

Es gab mal eine Zeit da hat es sich gelohnt sich das Dach mit Panels 
vollzupflastern. Ein Kumpel von mir ist dann damals kurzerhand in den 
Solarzellenhandel eingestiegen und wir sind regelmäßig mit dem fetten 
Mietwagen, Anzug und Krawatte nach Antwerpen oder nach Rotterdam gedüst 
um bei den Großhändlern Panels zu kaufen bevor sie ein anderer kauft, 
die Leute haben sich die Panels geradezu gegenseitig aus der Hand 
gerissen so wild waren alle auf Photovoltaik, das war die reinste 
Goldgräberstimmung damals.

Akkuschoner schrieb:
> Klar, weil die chinesische Zentralregierung jährlich zig. Milliarden
> Dollar zubuttert, um die europäischen Hersteller in die Knie zu zwingen.
> Die europäischen Regierungen konnten sich dann nicht auf Schutzzölle
> einigen, weil sie nun selber durch die billigen Module viele Milliarden
> an eigenen Förderungen einsparen konnten. Also hat man die europäischen
> Hersteller kurzerhand über die Klinge springen lassen. Arbeitsplätze -
> wen interessiert das denn?

Das hielt ich schon immer für ein Gerücht und es hat sich bisher nicht 
bestätigt. Ja, die deutschen Hersteller habens nicht geschafft. Aber 
nicht weil die Regierung in China zuschießt, sondern weil in anderen 
Ländern die Energie für die Herstellung und die sonstigen Kosten viel 
niedriger sind. Meine Module von 2017 kommen z.B. von einem 
südkoreanischen Hersteller, der hat nichts mit den Chinesen zu tun und 
die Module kosten nur etwa 20% der deutschen die ich 2009 gekauft habe. 
Sie haben 50% mehr Wirkungsgrad als damals, 25 Jahre Produktgarantie und 
eine Leistungsgarantie von fast 90% auf 25 Jahre!

Wenn die Module der Chinesen wirklich nur deshalb so billig gewesen 
wären, weil die Regierung Geld rein schießt, hätte man davon ja einfach 
nur so viele wie irgendwie möglich davon kaufen müssen und ganz 
Deutschland damit mit Strom versorgen.

Bernd K. schrieb:
> Es gab mal eine Zeit da hat es sich gelohnt sich das Dach mit Panels
> vollzupflastern.

Es lohnt sich mehr denn je! Meine Anlage von 2009 braucht noch immer bis 
sie sich amortisiert. Es wird wohl auf etwa 13 Jahre rauslaufen. Wenn 
man jetzt eine Anlage aufbaut, amortisiert sie sich schon nach etwa 7 
Jahren. Wenn man mehr Eigenverbrauch hin bekommt, vielleicht sogar schon 
in 4, die restlichen 20-25 Jahre bekommt man den Strom dann geschenkt! 
Irgendwie hält sich aber hartnäckig die Meinung "Solar lohnt sich nicht 
mehr."

Der Unterschied ist halt nur: man braucht jetzt eine größere Fläche um 
in Absolutzahlen den gleichen Gewinn zu machen. Aber das investierte 
Geld hat man jetzt viel schneller raus und der prozentuale Gewinn ist 
sehr viel höher. Man belastet auch kaum noch den Endverbraucher mit EEG 
Umlage. Die ist schon 2 mal im Jahr gesunken, weshalb sogar der Preis 
meines bezogenen Stromes gefallen ist.

MaierMüllerSchulz schrieb:
> Klar, bei 49 Cent für 20 LDRs incl. Luftfracht aus China ist eine satte
> Subvention sicher auch nur ein Gerücht. Wie offensichtlich muss es
> eigentlich noch sein??

Was hat der Versand nun mit den Kosten von Solarmodulen auf dem 
deutschen Markt zu tun? Die 20 LDRs kosten praktisch nichts und dass die 
Post die Verteilung von Briefen und Warensendungen kostenlos übernimmt, 
hat auch nichts mit den Kosten von Solarmodulen zu tun.

MaierMüllerSchulz schrieb:
> Stephan S. schrieb:
>> Ja, die deutschen Hersteller habens nicht geschafft. Aber
>> nicht weil die Regierung in China zuschießt, sondern weil in anderen
>> Ländern die Energie für die Herstellung und die sonstigen Kosten viel
>> niedriger sind.
>
> Wie kann es sein, dass wir unsere Autos in alle Welt verkaufen?

Prestige und Luxus. Und ein bisschen Qualität. Aber mehr Prestige und 
Luxus. Wer sichs z.B. in China leisten kann, kauft sich so ein 
Statussymbol um es den anderen zu zeigen. Die finden auch nichts 
peinliches dran.

Karli schrieb:
> Außerdem soll ein Fahzeugakku nicht unter 10% entladen werden. Bei
> welcher Spannung müsste ein Home-Verbraucher mit Rundzelle dann
> abschalten?

Das ist schon ein wenig individuell. Die Spannung ändert sich abhängig 
von der Temperatur und dem Alter. Intelligente Ladesysteme messen und 
protokollieren die Ladungsmenge in Coulomb bei der Ladung und Entladung 
anhand des Stroms immer mit und korrelieren es mit der gemessenen 
Spannung des Akkus - inklusive der Verluste, Selbstentladung etc. Dafür 
werden aktuelle Ladezustände und Zeiten auch durchaus in EProms 
gespeichert, wenn das Gerät abgeschaltet wird. Nach einer Zeit hat der 
Computer eine sehr genaue Vorstellung davon, wie die reale Ladung im 
Akku aussieht und kann auch beobachten, wie er sich verhält und kann 
seine Lade- und Entladestrategie auf die Zelle bzw. die Zellengruppe 
abstimmen und nachlassende Zellen als bald auszutauschen melden. Damit 
kann auf Alterung und ungleichmäßiges Verhalten einzelner Zellen 
Rücksicht genommen werden, was sich sehr lebensdauerverlängernd auf das 
System auswirkt.

Ähnliche Konzepte verwendet man beim Vermessen und Eintrainieren von in 
Serie geschalteten Kondensatoren bei PWM-basierte Leistungselektroniken, 
die balanciert werden, um optimale Umschaltpunkte für die Treppenstufen 
zu finden, damit ein guter Sinus herauskommen kann. Auch dort wird durch 
Eintrainieren die Exemplarstreuung und Alterung mehr oder weniger 
herausgeworfen.

Stephan S. schrieb:
> Ja, die deutschen Hersteller habens nicht geschafft. Aber
> nicht weil die Regierung in China zuschießt, sondern weil in anderen
> Ländern die Energie für die Herstellung und die sonstigen Kosten viel
> niedriger sind.

Naja, beim Autothema hat es sehr viel damit zu tun, dass die deutschen 
Manager - entgegen langfristiger Interessen für die Firma und die 
Arbeitsplätze - auf kurzfrsitige Gewinne setzen und leistungsstarke 
Verbrenner absetzen möchten, so lange sie es noch können. China z.B. hat 
da schon sehr lange einen Riegel vorgeschoben und wie auch Kalifornien 
und Norwegen schon vor Jahren entschieden, dass der Anteil der E-Mos 
steigen muss. Wird aber von deutschen Managern konsequent ignoriert, 
weil Investitionen in dem Bereich die aktuellen Gewinne senken könnten.

Generell hast du aber schon recht mit den Kosten:

Preiswerte Autos bauen, wird in DE schwierig und bei den Kosten sind vor 
allem Arbeitssicherheitsauflagen, Umweltauflagen und anderes wirksam, 
die sehr viel Investition kosten. Aber inzwischen haben auch die 
Chinesen gemerkt, dass man nicht brutal alles in die Flüsse leiten kann, 
nur um billige Platinen und Kleidungsstoffe produzieren zu können.

Thomas R. schrieb:

> Ist selbst gemachter Strom schon heute billiger als Großkraftwerksstrom?

Sicher nicht. Der Großkraftwerksstrom kostet nur wenige Cent. Der
Endverbraucherstrom ist nur deshalb so teuer, weil die "Normal-
verbraucher" die teuren, privaten Solaranlagen subventioniert.

Harald W. schrieb:
> weil die "Normal-
> verbraucher" die teuren, privaten Solaranlagen subventioniert.

Bist Du Dir da sicher?
https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Strompreis&section=8#H%C3%B6he_des_Strompreises_f%C3%BCr_private_Haushalte

Paul W. schrieb:
> Bernd K. schrieb:
>
> Tja, dann "muss" man eben nächstes Jahr neue Akkus kaufen.

dürfte nicht reichen ...

war es jetzt die
Schnell- oder die Langsam- oder Tief-Entladung,
Temperatur, oder die Ladestation die dem Akku zugesetzt hat  ?!
Das Fzg war definitiv nicht alt  :-(
https://www.sr.de/sr/home/nachrichten/panorama/elektroautos_ausgebrannt_huettigweiler_100.html

Wie gut das die Hersteller von E-Autos da etwas mehr Hausaufgaben 
gemacht haben und die Datenblätter der Zellen auch gelesen haben, Sonst 
würde mein Kangoo ZE jetzt im neunten Jahr und mit 116.000 km wohl nicht 
mehr fahren. Im Herbst schaffte der in der Stadt noch 120 km neu waren 
es 128 km. Im Winter sind es naturgemäß deutlich weniger - bis unter 70 
km.
Die Geschichte mit dem langsam laden beim Auto ist schon nicht so gut, 
da der Stromverbrauch bei langsamer Ladung immer höher wird. 
Steuergeräte und heute oft auch die Batterieheizung lassen von den 
2,3-3,7kW nur noch sehr wenig Energie im Akku ankommen.

MfG
Michael