Wie heizt man eine Lithium-Ionen-Batterie effizient auf, damit sie in Umgebungen unter Null aufgeladen werden kann?

Allgemein bekannt und üblich bei Lithium-Ionen-Batterien ist, dass sie aufgrund einer erhöhten Degradation (Lithium-Plating) erheblich an Kapazität verlieren und nicht geladen werden können, wenn ihre Temperatur unter 0 Grad Celsius fällt. Ich möchte den 1,2-Ah-Lithium-Ionen-Akku über ein Solarpanel aufladen, aber in der Wintersaison (manchmal minus 25 ° C) wäre eine gewisse Vorwärmung erforderlich.

Die Lithium-Ionen-Akkus erwärmen sich beim Laden und ich frage mich, ob man dieses Phänomen sinnvoll nutzen kann. Ist das eine gängige Praxis? Gibt es ICs oder bekannte Schaltungen, die diesen Prozess steuern würden? Welche anderen Möglichkeiten habe ich außer der Verwendung einer Blei-Säure-Batterie?

„Effizientes Heizen“ ist elektrisch kein gültiges Konzept. WENN Sie Strom zum Widerstandsheizen verwenden, ist dies zu 100% effizient - es kommt darauf an, was Sie mit der Wärme machen und wo sie erzeugt wird. Die Isolierung wird einen großen Unterschied machen. Die selbsterwärmende Ionenentladung des Akkus ist eine gültige Wärmequelle – aber der Akku muss warm sein, bevor Sie ihn entladen. Bleisäure ist auch bei Minustemperaturen sehr schlecht. Isolieren Sie gut genug, um nur minimale Energie zum Heizen zu benötigen, und Sie müssen dann möglicherweise zu anderen Zeiten gekühlt werden. Wenn die Batterie sehr kalt ist, leiten Sie den gesamten PV-Eingang zum Heizen, bis es warm genug ist ....
... ist wahrscheinlich weise. Die Batterie mag keine extreme Kälte, auch wenn sie nicht entladen wird, und es können Mittel zur Begrenzung der Mindesttemperatur erforderlich sein. | Die solarthermische Erwärmung der Batterie wäre effizienter als die Umwandlung in Strom zum Heizen. Selbst wenn Tambient unter Null liegt, können Sie eine schwarze Maqtte-Oberfläche direkt mit Sonnenwärme beheizen, und eine Schüssel oder ein Spiegel können beim Heizen helfen. Sie können mit Spiegeln einen ungesteuerten Solargewinn von 2 oder 3 erzielen (siehe Solarkocherboxen). Gerichte brauchen Lenkung. ...
... | Spehros Vorschlag, wieder zu begraben, könnte praktikabel sein. Ein tiefes Loch kann eine Wärmequelle darstellen, selbst wenn sich die Batterie in der Nähe der Oberfläche befindet.
@RussellMcMahon: Selbst wenn 100 % des Stroms irgendwo in Wärme umgewandelt werden , ist Effizienz der Anteil der Energie, der irgendwo nützlich ist .
@supercat Dem stimmen wir zu :-). Ich hoffe, Sie wissen, dass ich dieses Konzept verstehe. Meine Bemerkungen erfolgen in diesem Rahmen, aber vielleicht nicht klar genug. | Ich sagte: "... es kommt darauf an, was Sie mit der Wärme machen und wo sie erzeugt wird. ..." m-> Wenn sich die Last im selben isolierten Raum wie die Batterie befindet, ist die Wärme der Last nützlich. Wenn Wärmeenergie von außerhalb des elektrischen Systems hinzugefügt werden kann (wie ich vorschlage, kann dies der Fall sein), ist dies für den Batterieverbrauch "kostenlose Energie". || Also, ja, ich stimme zu. ||| FWIW – Ich kann mir vorstellen, dass Sie und ich in Elektronikfragen sehr selten unterschiedlicher Meinung sind.
@RussellMcMahon: Selbst wenn die Wärme im selben isolierten Raum erzeugt wird, bedeutet das nicht, dass alles nützlich ist. Wenn man innerhalb von 60 Sekunden nutzbare Energie aus einer Batterie gewinnen möchte, sich die interne Erwärmung jedoch auf wenige kleine Bereiche konzentriert und die thermische Zeitkonstante der Batterie 20 Minuten beträgt, kann es erforderlich sein, so viel Energie abzugeben, um die Batterie in 60 Sekunden nutzbar zu machen dass die Batterie schließlich eine Temperatur erreichen würde, die viel höher als nötig ist. Energie, die die zu erwärmenden Teile der Batterie nicht erwärmen kann, wenn sie erwärmt werden müssen, ist nicht nützlich.
@supercat Es gibt nützliche und nützliche, wie ich weiß, dass Sie wissen. Idealerweise wäre die Ladewärme genau zur richtigen Zeit am richtigen Ort. Das beinhaltet normalerweise fliegende Schweine. ABER in der von der Operation beschriebenen Situation, in der wahrscheinlich nicht genügend interne Wärme vorhanden ist, damit die Batterie ohne zusätzlichen Ressourcenaufwand eine sichere Ladetemperatur erreichen kann - sei es zusätzliche Isolierung oder externe Wärme oder elektrische Heizung (normalerweise zu vermeiden bei alle Kosten), dann ist jede Last erzeugte Wärme insgesamt nutzbar. Sie können dann beginnen, z. B. Phasenwechselmaterialien oder andere thermische Energiespeichersysteme hinzuzufügen ....
@supercat ... damit die thermische Energie optimal genutzt werden kann. Wir gehen jetzt ins Detail und streiten über Feinheiten und sogar Semantik. Ich bezweifle, dass wir ein besonders unterschiedliches Verständnis der Gesamtsituation haben, also bin ich mir nicht sicher, warum Sie es scheinen (oder ich glaube, Sie scheinen :-) ) wir haben.

Antworten (2)

Könnten Sie die Batterie einfach ein paar Meter tiefer (unter der Frostgrenze) vergraben lokalisieren? Dann wäre es im Winter warm und im Sommer kühl, ohne dass Energie verschwendet wird, um es zu erhitzen.

Andernfalls gibt es einen Kompromiss zwischen dem Warmhalten des Akkus (Sie möchten eine Isolierung haben, um die Energieverschwendung zu minimieren) und dem Kühlen im Sommer (Sie möchten Wärme abführen, insbesondere beim Laden).

Es ist nicht schwer, etwas zu finden, um das zu tun, wonach Sie fragen. Vielleicht suchen Sie nach "Begleitheizung", die mit 12 V betrieben wird. Sie sind selbstbegrenzende PTC-Widerstandskabel, die verwendet werden, um das Einfrieren von Rohren zu verhindern.

Vergraben ist leider kein Fall, da das Gerät auf einem "fremden" Boden betrieben wird (ich kann dort nicht in die Bodenstruktur eingreifen).

Bauen Sie aus Nichromdraht eine Heizung um die Batterie. Wenn die Temperatur unter dem Gefrierpunkt liegt, leiten Sie den Ladestrom stattdessen mit einem Temperatursensor in die Heizung um. Isolieren Sie den Behälter unter Berücksichtigung der Notwendigkeit, im Sommer nicht zu überhitzen.

Die genaue Steuerung hängt davon ab, was Sie bereits als Laderegler haben. Sie könnten einen Thermistor (z. B. den NTC-Thermistor im Akkupack) und einen Operationsverstärker-Komparator verwenden. Oder ein Temperatursensor und ein Mikrocontroller, mit dem Sie auch Temperatur und Ladeströme protokollieren können. Oder ein Bimetallstreifen (nicht elektronisch, zuverlässig, möglicherweise schwer zu finden mit dem gewünschten Temperaturverhalten).

Wie heizt man eine Lithium-Ionen-Batterie effizient auf, damit sie in Umgebungen unter Null aufgeladen werden kann?
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