Haltbarkeit einer Lithium-Polymer-Batterie

Li-Poly-Batterien haben einen nutzbaren Spannungsbereich von 3,0 V bis 4,2 V – unter 3,0 V werden sie effektiv entladen und bei 4,2 V werden sie vollständig aufgeladen. Sowohl die Schutzschaltung im Akku selbst als auch die speziellen L-Poly-Ladechips begrenzen die High-End-Spannung (da ein Überschreiten dieses Werts dazu führen kann, dass der Akku entlüftet und Feuer fängt).

Entgegen der landläufigen Meinung ist es nicht am besten, den Chip auf die maximale Spannung von 4,2 V aufzuladen, bevor Sie ihn einlagern. vielmehr wird eine Spannung von etwa 50 % der vollen Ladung (3,6 bis 3,7 V) bevorzugt. Dies wird in der Tabelle in Andreas Antwort bestätigt. 3,7 V ist auch die typische Spannung, auf die der Akku geladen wird, wenn er das Werk verlässt, und gilt auch als Nennbetriebsspannung für den Akku.

In meiner eigenen Arbeit hat das Unternehmen, bei dem ich unter Vertrag bin, über tausend Zellen bei Raumtemperatur für 18 Monate bis über zwei Jahre ohne Probleme mit nur einem geringen Spannungsabfall gelagert. Mir ist klar, dass dies anekdotische Beweise sind.

Wichtig ist, dass vor der Verwendung von gelagerten Li-Poly-Zellen deren Spannung gemessen wird, bevor sie an ein Ladegerät angeschlossen werden. Wenn sie unter 3 V gesunken sind (oder überhaupt keine Spannung zeigen, weil die interne Entladungsschutzschaltung der Batterie ausgelöst hat), würde ich sie sicher loswerden - es handelt sich um beschädigte Ware. (Einige würden argumentieren, dass sie immer noch gerettet werden können, solange sie die untere Grenze der Batterie, die möglicherweise 2,5 V beträgt, nicht ausgelöst haben.) Und natürlich, wenn eine Batterie Anzeichen einer Ausdehnung zeigt (sie beginnt wie ein kleines Kissen auszusehen). ), es geht los.

Bei LiPo-Zellen kann man streng genommen nicht von einer Haltbarkeit sprechen, da sie im Grunde in dem Moment beginnen, in dem die Akkus zusammengebaut werden.

Die Alterung hängt stark vom Ladezustand und der Lagertemperatur ab. Je stärker sie aufgeladen werden, desto schneller altern sie. Auf der anderen Seite werden sie beschädigt, wenn sie jeweils unter einen bestimmten Punkt entladen werden, sie sind unbrauchbar und können nicht mehr sicher geladen werden (Gerätebatterien verhindern in diesem Fall Schäden, indem sie z. B. die Zellentemperatur überwachen).

Eine Tabelle, die ich online finden konnte (auf batteryuniversity.com), ist leider für LiIon-Zellen, aber LiPo-Zellen sollten ähnlich abschneiden. Es zeigt den Kapazitätsverlust in Abhängigkeit von Lagertemperatur und Ladezustand:

Storage Temperature  |      40% charged     |   100% charged
      0°C            |    2% after 1 year   |  6% after 1 year
     25°C            |    4% after 1 year   | 20% after 1 year
     40°C            |   15% after 1 year   | 35% after 1 year
     60°C            |   25% after 1 year   | 40% after 3 months

Erschwerend kommt hinzu, dass sich Zellen selbst entladen und normale Verbraucherbatterien eingebaute Schutzschaltungen haben, die auch dann eine kleine Menge Strom verbrauchen, wenn die Batterie nicht verwendet wird. Selbst wenn Sie also darauf geachtet haben, alle Ihre Akkus bei zB 40 % Ladung zu lagern, bleiben sie nicht bei diesen 40 % und driften langsam in Richtung tiefentladen oder unbrauchbar.

Leider ist es nicht so einfach zu sagen, dass solche Zellen eine Haltbarkeit von zB x Jahren haben.

In Bezug auf Ihre zweite Frage verweise ich Sie auf Warum haben einige Batterien 3 Pins?

LiPo-Akkus können, wenn sie neu sind und bei 3,80 Volt und Raumtemperatur gelagert werden, mehrere Jahre halten. Das Maß für den Zustand der Batterie ist der Innenwiderstand, und dieser Widerstand steigt sehr, sehr langsam an, wenn die Batterie keinen Zyklus durchlaufen hat und sie ordnungsgemäß gelagert wird. Ich habe zahlreiche neue LiPos für mehr als zwei Jahre gelagert, und sie haben wie neu funktioniert, wenn sie aufgeladen und verwendet wurden. Im Gebrauch können LiPos jedoch nur etwa 200-300 Mal zykliert werden, und sobald die Oxidation durch den Gebrauch begonnen hat, beginnt der Innenwiderstand zu steigen und die Lager-/Haltbarkeit nimmt ab.

Als Lithium-Ionen-Batterien vor etwa 10 Jahren zum ersten Mal auf den Markt kamen, schienen sie unabhängig von der Verwendung in drei Jahren etwa die Hälfte ihrer Kapazität zu verlieren. In Anbetracht der Tatsache, dass die meisten Unterhaltungselektronikgeräte, z. B. Telefone und Laptops, eine Nutzungsdauer von etwa 3 Jahren hatten, bevor sie zu langsam wurden, um die neueste Software auf ansprechende Weise auszuführen, oder zu wenig erweiterbaren Speicher zum Aufrüsten hatten, wurde dies einigermaßen toleriert. Wie andere bereits angemerkt haben, scheinen sich die meisten derzeit erhältlichen Lithiumionenchemikalien (in Bezug auf die Kapazität) als Ergebnis jedes vollständigen Lade-/Entladezyklus, der Lagerzeit, der Temperatur und der potenziellen Entladetiefe zusätzlich zu verschlechtern.

Die Erhöhung ihrer Nettospeicherkapazität, d. h. der Energie, die beim Entladen entnommen wird, aggregiert über alle ihre Entladezyklen (oder zumindest bis ihre Kapazität auf ein kaum noch brauchbares Niveau abnimmt), wird wahrscheinlich erreicht, indem ihre maximale Lade- UND Entladespannung und ihr maximaler Entladestrom (über die Herstellerempfehlungen). Einige Hersteller veröffentlichen möglicherweise Daten zu allen Faktoren, die ihre Nützlichkeit für Ihre spezifische Verwendung beeinflussen, oder stellen sie auf Anfrage zur Verfügung. Die BatteryUniversity- Website scheint einige Daten zu diesen Dingen zu haben, wie von anderen angemerkt.

In letzter Zeit habe ich nach Lithium-Ionen-Akkus mit erheblich längerer Haltbarkeit gesucht - für "Power-Wall"-ähnliche Anwendungen. Diese Informationen sind in der Regel nicht allzu leicht bei preiswerten Wiederverkäufern (z. B. aliexpress) erhältlich, und Sie sollten sie möglicherweise vermeiden, da sie Herstellungsausschuss oder „Sekunden“/„Drittel“ verkaufen könnten. Ich habe auch Probleme, diese Leute dazu zu bringen, anzugeben, ob das Herstellungsdatum auf ihren Zellen aufgedruckt (oder besser gestempelt) ist. Meine Empfehlung, wenn die Haltbarkeit für Sie von Interesse ist, ist, einen Hersteller zu finden, der seine Zellen eindeutig mit einem Herstellungsdatum kennzeichnet UND eine Haltbarkeitsgarantie gibt. Tesla-Autobatterien haben Langlebigkeits-/Haltbarkeitsgarantien von 8-10 Jahren (wenn ich mich recht erinnere).

Ich kann mich nicht erinnern, ob Lithium-Ionen-Zellen wie frühere Chemien (z. B. Nicad-Zellen) unter flachen Lade- / Entladezyklen leiden. So etwas würde passieren, wenn jemand mit seinem Tesla immer nur ein paar Minuten zum Laden und zurück fährt und die Batterie zwischen den Fahrten immer wieder auf 100 % auflädt. Beachten Sie, dass die Hersteller von Lithium-Ionen-Zellen möglicherweise auch nicht bevorzugen, dass Sie die maximale Lebensdauer aus ihnen herausholen, sodass das Abrufen dieser Daten möglicherweise Beharrlichkeit erfordert. Sollte Tesla solide Garantien für die Langlebigkeit ihrer Batterien haben, ist es wahrscheinlicher, dass ihre Batteriepakete eine ausgeklügelte Batterieüberwachungsfunktion (und Ladesteuerung/Optionen) enthalten, nach der ich noch über Google suchen muss ...

Ich entschuldige mich, wenn dies etwas schlecht bearbeitet erscheint (beachte, dass die meisten Elektroingenieure keine Enthusiasten für kreatives Schreiben sind).