Akku des Spring - Technik

[Tom ate]

Ich hab vorhin grad gesucht, aber das, was ich vor etlicher Zeit mal meine recherchiert gehabt zu haben, nicht mehr gefunden. Daher im Moment nur "aus dem Kopf".

 

[Spring-high]

Lithium Ion Ternary
NMC (nickel, mangan, cobalt)
72s1p Baterie Pack (12x 6s1p Module)
Nominal V : 262,8 V / 102 Ah / 144Wh/kg

Im Neuzustand - 09.2021 Comfort 45
Brutto 27,4 kWh
Netto 26,8 kWh (100% SOC)

Nach 45.000 km und ca. 3 Jahre seit Produktion
Ca. -5% Degradation
Rest Netto ca. 25,5 kWh (ca. 95% SOH)
Voll geladen: 14
Partiell geladen: 1933
Vollständige Zyklen: ca. 200

Prognose (optimistisch)
nach 12 Jahre - 180.000 km
800 volle Zyklen
Degradation -20%
Rest Nettobatterie ca. 21 kWh (ca. 80% SOH)
Einsatz zwischen 30%-80% SOC
ca. 50% SOC entsprechen ca. 100 km Reichweite - Durchschnittsverbrauch


Vom Verbrauch her sieht es so aus:

Gesamtverbrauch: 4658 kWh
Rekuperation: 481 kWh
(ca. 10% / 1 kWh vom Verbrauch – relativ wenig da ca. 80% der Gesamt-Km: Autobahn)

Durchschnittsverbrauch: 10,35 kWh / 100 km

9,28 kWh / 100 km - Durchschnittsverbrauch abzüglich Reku - für die Kosten Berechnung

58 km/h – Durschnittsgeschwindigkeit Flachland + 100% Eco

Hoffentlich habe ich keinen Denk-/Rechenfehler irgendwo eingebaut

 

[bruder-maert]

Hast Du evtl. eine Quelle für diese Graphik?
Weil sie ist sehr interessant, nur dass es am besten wäre, die Akkus, egal welche Chemie, komplett leer zu lagern, erstaunt mich nun schon, bzw. hatte ich so noch nicht gelesen gehabt. Danke Dir!

Ups, Quelle zu der Grafik finde ich nicht (mehr), und ich hoffe mal es interpretiert außer dir keiner so die Zellen leer zu lagern (selbst wenn dann der Ri geringer ist). Soll eigentlich verdeutlichen dass sich bis 70% SOC die unliebsamen Eigenschaften noch in Grenzen halten, sie aber darüber stark ansteigen.

Also bitt die NMC die wir im Spring haben nicht leer lagern - ihr wollt ja auch fahren oder?

Tatsächlich sind unbefüllte Nassbatterien solange sie keinen Elektrolyten drin haben unkritisch, auch was z.B. die Gefährlichkeit beim Transport angeht. Bleibatterien, dann mit Säure, mögen es allerdings lieber immer gut voll und Nickel Cadmium Akkus (mit Lauge) können auch leer gelagert werden.

 

[Tom ate]

Anhang anzeigen 17435

Na wie soll man die Graphiken (ich rede von den 3 oberen, nicht von den 3 unteren mit dem Widerstand) denn sonst interpretieren als so, dass sie nach 9 bzw. 10 Monaten Lagerung noch je mehr Restkapazität haben, je leerer sie gelagert wurden!
Das ist offensichtlich Quatsch, da sind wir uns ja alle einig. Trotzdem ist es die Aussage der 3 oberen Graphiken. Und daher meine Frage nach der Quelle.
Also: BITTE glaubt diesen hanebüchenen Graphiken nicht! Sie mögen ja an manchen Stellen plausibel sein, aber vertrauenserweckend ist ihre Falsch-Aussage bei den niedrigen SoC's nicht.

 

[bruder-maert]

Für mich sagt die obere Reihe aus dass die Zellen die im Bereich von 40-70% SOC gelagert wurden die Energie am besten gehalten haben. Auch im Hinblick auf die Temperatur - gerade bei den im Spring verbauten NMC am markantesten zu sehen.

 

[Tom ate]

Für mich sagt die obere Reihe aus dass die Zellen die im Bereich von 40-70% SOC gelagert wurden die Energie am besten gehalten haben. Auch im Hinblick auf die Temperatur - gerade bei den im Spring verbauten NMC am markantesten zu sehen.

Vielleicht bin ich ja wirklich zu blöd, die Diagramme richtig zu lesen, aber: Ich wüsste nicht, wo die Werte bei 40%"besser" sein sollen in der Graphik als die bei 0, oder 10, oder 20%:
Zum Beispiel beim oberen, mittleren Diagramm: Da ist bei 40- (knapp) 70% Ladetand die relative Batteriekapazität nach 10 Monaten Lagerung bei z.B. 40 Grad noch ca. 94%.

Bei gleicher Lagerung, nur bei 0% Ladestand, wäre sie lt. dem Diagramm noch bei 98%. Also viel besser! (wenn man dem Diagramm glauben dürfte).

Wie kommst Du darauf, dass die Graphik sagen würde, bei 40-70% SoC würde die Energie am besten gehalten?? Zum einen geht es bei dem Diagramm nicht um die Energie, sondern um die Kapazität; und selbst wenn, dann wären 98% doch immer noch besser als 94%?

Bitte versteh mich nicht falsch, ich will nicht mit Dir fighten oder gar streiten, wir beide müssten uns aber doch auf die tatsächliche Aussage der (als Beispiel) oben mittigen Graphik einigen können, oder?

 

[launacorp]

Da gibt es wenig falsch zu verstehen mMn.
Je höher der SOC bei Lagerung über Zeit, desto höher die Degradation.

Im Grunde genommen alles recht einfach herzuleiten:

• Je höher die Spannung(sdifferenz [also zwischen den Polen]) im Akku, desto reaktiver die Chemie, desto mehr ungewünschte Alterung durch chemische ungewollte Reaktionen im Akku (Elektrolytzersetzung etc.)
• Je höher die Temperatur im Akku, desto reaktiver die Chemie, desto mehr ungewünschte Alterung durch chemische ungewollte Reaktionen im Akku (Elektrolytzersetzung etc.).

Meine Schlussfolgerung:
Im Winter kann man das Auto mit 70%SOC abends Abstellen und im Sommer dann bei 55%SOC. Sollte dann im Mittel passen. Das was im Winter durch erhöhte Spannung auftritt wird durch die geringe Temperatur kompensiert. Im Sommer genau anders herum. Also flux mal das Ladelimit in der Steuerung von Godehard ändern.

 

[Tom ate]

• Je höher die Spannung(sdifferenz [also zwischen den Polen]) im Akku, desto reaktiver die Chemie, desto mehr ungewünschte Alterung durch chemische ungewollte Reaktionen im Akku (Elektrolytzersetzung etc.)
• Je höher die Temperatur im Akku, desto reaktiver die Chemie, desto mehr ungewünschte Alterung durch chemische ungewollte Reaktionen im Akku (Elektrolytzersetzung etc.).

Bei der Temperatur stimme ich Dir komplett zu, und auch beim "addieren" der beiden Effekte.
Aber bzgl. Ladestand hatte ich bislang noch nie gehört, dass es an der Spannung selbst läge, die die Degeneration begünstigt (obwohl der Gedanke wirklich interessant ist!), sondern, dass es um den Spannungs-"Abstand" zur Nennspannung (also ca. 3,6 - 3,7V) geht. Bei Nennspannung sei die Chemie im Gleichgewicht, je weiter weg davon, desto "schlechter".
Das würde dann so auch zu der ja weitverbreiteten Aussage "zwischen 40 und 70% ist alles gut" passen.
Nur halt nicht zu dem hier geteilten Diagramm - leider bislang ohne wieder auffindbare Quelle, daher ohne Erläuterung des Versuchsaufbaus.

 

[launacorp]

Bei der Temperatur stimme ich Dir komplett zu, und auch beim "addieren" der beiden Effekte.
Aber bzgl. Ladestand hatte ich bislang noch nie gehört, dass es an der Spannung selbst läge, die die Degeneration begünstigt (obwohl der Gedanke wirklich interessant ist!), sondern, dass es um den Spannungs-"Abstand" zur Nennspannung (also ca. 3,6 - 3,7V) geht. Bei Nennspannung sei die Chemie im Gleichgewicht, je weiter weg davon, desto "schlechter".
Das würde dann so auch zu der ja weitverbreiteten Aussage "zwischen 40 und 70% ist alles gut" passen.
Nur halt nicht zu dem hier geteilten Diagramm - leider bislang ohne wieder auffindbare Quelle, daher ohne Erläuterung des Versuchsaufbaus.

Gibt da so n Zweiteiler vom 0Brain. Der hat da nen jemanden zu Gast, der da recht fit ist. Loht sich, gehen aber auch über 2std ins Land.

Btw ist auch einer der Gründe, wenn auch nicht der Hauptgrund, warum LFP so lange halten die geringe Spannung.

Ist aber alles so eine 2 Kurven Kennline, die sich kreuzen. Geringe Spannung von Anode zu Kathode begünstigt die unterbindung chemischer Reaktion des Elektrolyt, aber sie restlichen Bestandteile reagieren da uU nicht so gut drauf, weshalb man schon idR so 40-60% lagert. Ist aber auch ein Grund, dass das be Sicherheitsreserve ist dit die Zelle nicht nach langer lagerung vor Auslieferung durch Selbstentladung leer beim Kunden ankommt. Pauschal sollte man einfach nicht unter 30% Lagern. Wenn es sich zwischen 30 und 60 hält dann ist das für die Lagerung optimal. Zumal Temperaturen und Lagerung ja auch eine Rolle spielen. Kein Lager ist klimatisiert wie ein Rechenzentrum. Im Lager kann es sehr kalt und sehr warm werden, weshalb die Chemie im Akku durchaus anders reagieren kann bei gleichem Ladestand.

Das beste wird es wohl sein Akkus zu Nutzen und Zyklen drauf zu bringen, denn dafür sind sie ja da.
Wenn se rum steht, dann einfach nicht zu voll oder zu leer.

Nicht jede Situation kann man immer bestmöglich abdecken. Der Mittelweg ist da der Schlüssel für eine lange Lebensdauer und damit die beste Nutzung der Ressourcen.

 

[Tom ate]

@launacorp Das mit den 2 sich kreuzenden Kurven ist auch mein Wissensstand. Daher ja die Lagerempfehlung bei Mittel (=Nenn)-Spannung.
Ok. Ich hake das obige Diagramm als Fehlinformation ab, bis sich ggf. was anderes ergeben würde (was ich aber nicht annehme) .
Danke Dir!

 

[ivhp]

Das Diagramm ist aus einem Paper der TUM, die wissen eigentlich was sie tun... Paper hängt an, ist OA daher kein Problem.

Ich finde die Erkenntnis allerdings auch prinzipiell merkwürdig, es widerspricht der "nicht tiefentladen" Regel. Allerdings widersprechen manche Erkenntnisse der bekannten Logik, Tesla z.B. erhitzt gegen Ende des Schnellladens absichtlich den Akku um mit hohen Leistungen voll laden zu können, genau das Gegenteil vom spring, der bei Hitze gegen Ende drosselt. Tesla weiss aber auch was sie tun...
Oft sind jenseits der Zellchemie die expliziten Zellen je Hersteller doch signifikant unterschiedlich. Ich für meinen Teil bin auch überzeugt, dass so das auf den ersten Blick "verschobene" Ladefenster der Spring Akkus zustande kommt und die Zellen das "mögen".

Was nun das paper angeht: vlt sind doch die Zyklen das Problem und einmalig entladen kann man bei 0% SOC doch lagern....
Ich werde unsere Batteriegruppe mal fragen, die machen nichts anderes als an über 600 Zyklern Zellen, Module und Systeme bei jeder Temperatur zu zykisieren, damit man weiss, welche Zellen welches Herstellers wie behandelt werden wollen. Da das aber im Kundenauftrag läuft sind die Daten jeweils verschlossen und man kann daraus nichts lernen. Ich steck da aber auch nicht drin, ich denke zu der Erkenntnis aus dem paper können die mehr sagen als ich.

 

[Fahrer]

Wow, was hier für Informationen zusammen kommen, toll! Ich kann damit jetzt nicht viel anfangen, aber einige werden jetzt erst mal eine Zeit mit lesen verbringen.....

 

[bruder-maert]

Von mir auch ein Wow wenn ich sehe wann ihr alle so im Forum seid und Dank an ivhp für die Klärung der Quelle. Weil ich gerne was hier rein schmeiße und dann die Anderen debatieren lasse;-) hier die von launacorp angedeuteten Videos - denke er meint die - auch wenns da mehr um Lifepo Zellen geht:

Teil 1

Teil 2

 

[launacorp]

Von mir auch ein Wow wenn ich sehe wann ihr alle so im Forum seid und Dank an ivhp für die Klärung der Quelle. Weil ich gerne was hier rein schmeiße und dann die Anderen debatieren lasse;-) hier die von launacorp angedeuteten Videos - denke er meint die - auch wenns da mehr um Lifepo Zellen geht:

Teil 1

Teil 2

Geht zwar um LFP, aber der Gast reißt die Li-Ion kurz an. Interessant is das allemal

 

[Tom ate]

Das Diagramm ist aus einem Paper der TUM, die wissen eigentlich was sie tun... Paper hängt an, ist OA daher kein Problem.

Ich finde die Erkenntnis allerdings auch prinzipiell merkwürdig, es widerspricht der "nicht tiefentladen" Regel. …

Puh, hartes Brot! Danke dürs Teilen des papers!

Das räumt tatsächlich mit etlichen „Gewissheiten“ auf, die wir so hatten. Ich lese aus dem Paper (immer bezogen auf die NMC-Chemie, wie wir sie auch im Spring haben), bezogen auf die Standzeiten des Spring folgendes heraus:

- Je tiefer entladen, desto besser: 2,75V (das sind lt. dem paper 0% SoC) sind demnach am besten. (was unter 2,75V passiert, wurde hier nicht getestet. Ich vermute, da ist die Zelle dann ganz schnell mausetot)
- zwischen 0 und 30% wird es mit jedem % Ladung mehr zwar minimal schlechter, aber alles auf super gutem Niveau.
- im mittleren Ladestand (30-60% SOC) ist der Kapazitätsverlust immer noch sehr moderat. Innerhalb dieses Bereiches ist es dann übrigens vollkommen egal, bei welchem SoC gelagert wird. Also ob bei 30 oder bei 60%. Dieser Bereich ist also ein „Plateau“, mit jeweils gleicher Degeneration.
- Bzgl. rel. hohen Ladeständen ist es, weil wiederum ein Plateau, egal, ob 70%, 80%, 90% oder 95%. Ist alles gleich „nicht gut“. Nur bei 100% (das paper setzt 100% SoC mit 4,2V gleich) wird die Degeneration sprunghaft nochmals signifikant höher. (woraus zu folgern wäre, dass die leichte Überladung der Zellen auf über 4,2% massiv schaden könnte).


Auf die Spring-Praxis übertragen heißt das:

- Spring problemlos gnadenlos leer fahren, und dann auch möglichst leer stehen lassen und erst vor der Fahrt laden. Da 0% aber ja nicht praktikabel sind, auch wenn es perfekt wäre, ist alles bis zu 60% SOC anzupeilen. Zwischen 30 und 60% ist es komplett identisch und alles super, je weiter unter 30% ist nochmal besser…

- Wem 60% zu wenig SOC für die Spring-Standzeiten sind: Alles über 60%, bis zu 95%, ist wieder, von der Alterung her, quasi identisch. Sprich: Wenn man über 60% laden muss, kann man auch gleich bis 95% laden. Macht keinen Unterschied bzgl. Akkuhaltbarkeit, ist aber alles schon einiges schlechter als das 30-60%-Plateau.

- 100% Ladung, und erst recht AC-Vollladung (was beim Spring ja ca. 103% SOC sind), wenn irgend möglich vermeiden. Schadet dem Akku sehr. Bringt außerdem ja auch kaum zusätzliche Reichweite, verglichen mit den dagegen „noch schonenden“ 95%.

Neben der SOC-Relevanz ist aber vor allem wichtig, den Akku möglichst kühl zu lagern: Der Einflussfaktor „Temperatur“ ist ebenfalls riesig.

Tja. So stehts in dem paper, auch wenn wir bislang in etlichen Punkten anders dachten…

 

[Tom ate]

PS: Leider ist die Editierzeit gerade abgelaufen, aber ein Kommentar noch zur 100%-Ladung: Die ist vor allem schlecht bei höheren Temperaturen. Bei bis zu 25 Grad Akkutemperatur ist sie nicht viel schädlicher als das 60-95%-Plateau. Sprich, im Herbst bis Frühjahr alles halb so wild (außer die 103%-AC-Volladungen, würde ich weiterhin behaupten).

 

[Fahrer]

Danke, daß Du das durchgearbeitet hast und die Schlußfolgerungen zusammen gefasst hast. Dann werde ich mein Verhalten etwas ändern.

 

[First Dacia]

Ich Frage mich jetzt aber schon wie aktuell diese Erkenntnisse noch sind.
Das alles scheint ja aus 2016 zu sein.

Auch wenn die Degradation der Akkuzelle im leeren Zustand gestoppt wird, beginnt doch gerade dann vermehrt die Bildung von Dendriten....und diese führen dann letztendlich zum Kurzschluss der Zelle.

Oder wie seht ihr das?

 

[Fahrer]

Von mir auch ein Wow wenn ich sehe wann ihr alle so im Forum seid und Dank an ivhp für die Klärung der Quelle. Weil ich gerne was hier rein schmeiße und dann die Anderen debatieren lasse;-) hier die von launacorp angedeuteten Videos - denke er meint die - auch wenns da mehr um Lifepo Zellen geht:

Teil 1

Teil 2

Das habe ich mir komplett angesehen. Sehr lehrreich.

 

[Tom ate]

Ich Frage mich jetzt aber schon wie aktuell diese Erkenntnisse noch sind.
Das alles scheint ja aus 2016 zu sein.

Auch wenn die Degradation der Akkuzelle im leeren Zustand gestoppt wird, beginnt doch gerade dann vermehrt die Bildung von Dendriten....und diese führen dann letztendlich zum Kurzschluss der Zelle.

Oder wie seht ihr das?

Diese Frage ist sehr berechtigt! Ich bin mir ebenfalls nicht sicher, ob in dem paper nicht evtl. nur 1 Effekt herausgegriffen wurde, und eben andere, ebenfalls wichtige Effekte halt nicht Teil dieser Untersuchung waren.
Gegen diese Mutmaßung spricht allerdings, dass sie ja die Kapazität der Zelle als Zielmessgröße verwendet haben, die ja schon das am Ende relevante Kriterium ist (und nicht z.B. die Veränderung der Anode, was zwar technisch auch interessant sein mag, was aber alleine noch nichts über die Nutzbarkeit der Zelle aussagen würde.
Trotzdem: Ich kann nicht beurteilen, ob dieses paper allgemeiner Stand der Wissenschaft ist, oder eine Randmeinung.

Für mich bedeutet es:
- Keine Angst vor tieferer Entladung haben (kommt eh nicht so oft vor)
- Da ich eh mehr als 60% brauche: Es nicht mehr ganz so „sklavisch“ sehen, ob der Spring nun 70, 80 oder 90% hat und so herumsteht.
-Vor allem aber: Ihn möglichst im Schatten parken (die massive Temperaturabhängigkeit war mir so nicht bewusst gewesen)