Kapazität des Lithium-Ionen-Akkus: Entladeanalyse

Ich habe ein Batteriemodul zerlegt, das aus ANR26650-M1A-Zellen von A123 Systems besteht (es handelt sich technisch gesehen um Lithium-Eisen-Phosphat (LiFeo4)-Zellen), die in einer kommerziell kontrollierten Umgebung verwendet wurden. Nachdem ich sie mit einem variablen Labortisch auf die angegebenen 3,6 Volt bei niedriger Stromstärke unter 0,5 C aufgeladen habe, habe ich beim Messen mit einem Multimeter einen ständigen Spannungsabfall festgestellt.

Anfänglich zeigt jede Zelle die Spannung an, auf die sie geladen wurde, aber über einen Zeitraum von etwa 6 Stunden fallen die Spannungswerte allmählich ab und stabilisieren sich. Ich fand das eigenartig, da alle Batterien dies taten und verschiedene Spannungen stabilisierten.

Später habe ich Entladetests mit einem Batterieanalysator durchgeführt und dokumentiert, dass sich die Spannungsmesswerte beim genauen Prozentsatz der verbleibenden Kapazität stabilisieren. In diesem Fall soll es beispielsweise bei einer Nennleistung von 3,3 V auf 3,6 V aufgeladen werden. Nach Durchführung eines Entladetests ergibt die Analyse, dass 2,202 Ah von potenziellen 2,3 Ah vorhanden sind, was zu 95,8 % Kapazität führt. Interessanterweise sind 95,8 % von 3,6 V ~ 3,49 V, was genau die Spannung ist, bei der sich diese spezielle Zelle stabilisiert hat. Ich hatte jetzt identische Ergebnisse mit über 20 Zellen.

Wenn ich genau dieselbe Zelle nehme und fast sofort (innerhalb von Minuten) eine Analyse durchführe, erhalte ich identische Kapazitätswerte, wenn ich die Spannung stabilisieren lasse, sagen wir 6 Stunden später.

Abschließend scheint es, dass es zwei Schlussfolgerungen gibt, die gemacht werden können.

1. Nachdem eine Batterie vollständig aufgeladen ist, steht die Spannung, bei der sie sich stabilisiert (bei Raumtemperatur ~70F), in direktem Zusammenhang mit ihrer Kapazität. Wenn ich eine Formel herleiten müsste, wäre es:

   $$\frac{\text{Stablized_Full_Charge [V]}}{ \text{Maximum_Full_Charge [V]}} = \text{Capacity(Ah) [%]}$$ .

2. Bezogen auf eine typische LiFeo4-Entladekurve ist die verlorene Kapazität der Batterie nur für die Anfangsentladespannungen relevant. Sofern der Kapazitätsprozentsatz nicht unter den Nenntoleranzbereich fällt, wird die Nennspannung nicht beeinflusst. Es ist, als würde man ein Bild der Entladungskurve machen und einen Teil davon ausschneiden, beginnend am Anfangspunkt des Tests.

Meine Frage im Allgemeinen ist diese; ist das normal? Hat das jemand anderes auch dokumentiert?