Der Lipo und die Kälte - wie ist das denn nu

Kann es sein das ein warmer Lipo den ich ich mit moderatem Ladestrom(1C) belege schneller auskühlt, als ein warmer Lipo der einfach nur rumliegt liegt?

Macht es Sinn, den Lipo schon während des Aufladens zu isolieren/wärmen, so das er auch in der CV_Phase die 35° behält?
Dadurch müßte sich doch die CV-Phase verkürzen? Ausserdem hätte der Lipo dann ja auch gleich schon seine Einsatztemperatur.

... zu 1: Ja, gut beobachtet! Die LiPos kühlen in der Ladephase um 1-2 (bis zu 3°C hatte ich auch schon) Grad herunter
(ähnlich einer Badewannenkurve). Das stelle ich jedes mal fest mit dem Thermoelement beim Laden! Ein gleicher LiPo
einfach daneben gelagert, hält zu 100% seine Temperatur, die der zu Ladene auch vorher hatte! Woran das liegt konnte
mir auch noch keiner erklären. ... aber vielleicht liest hier BZFrank mit!

... zu 2: Im Winter erst recht, im Sommer ebenso. Es schadet nix, wenn du die Akkus so lädst,
wie gewohnt, bis max. 35°C. Darüber täte ich sie erst leicht abkühlen lassen.

@Ron : für dich schreib ich das nächste mal 4Ah/h :P

@Erdie : kann Gerds Beobachtungen nur zustimmen, einige zeigen sogar anfangs deutlichen Temperaturrückgang wenn mit 3c geladen wird, allerdings nur wenn der Akku deutlich über 40°C warm war, und das auch nur über etwas das erste Drittel der Ladezeit.

Hallo Gerd,

Gerd Giese schrieb:

... zu 1: Ja, gut beobachtet! Die LiPos kühlen in der Ladephase um 1-2 (bis zu 3°C hatte ich auch schon) Grad herunter (ähnlich einer Badewannenkurve). Das stelle ich jedes mal fest mit dem Thermoelement beim Laden! Ein gleicher LiPo einfach daneben gelagert, hält zu 100% seine Temperatur, die der zu Ladene auch vorher hatte! Woran das liegt konnte mir auch noch keiner erklären.

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Dieser Effekt ist bekannt und liegt an den Phasenänderungen der Kathoden- und Strukturänderungen der Anodenmaterialien während der De/Interkalation, also Ladung/Entladung. Es gibt in der Zelle zwei Wärmequellen: "Ohmscher Widerstand und Widerstand gegen den Ladungstransfer" (Irreversible Wärmeentwicklung) und durch die "Phasenänderungen des Materials" (Reversible Wärmeentwicklung). Letzte erzeugt Wärme beim Entladen und nimmt sie aber beim Laden wieder auf.

http://jes.ecsdl.org/content/147/7/2432.abstract

Zusatz - hier gut in der Temperaturkurve zu erkennen:

http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20070032054_2007033087.pdf
-> Diagramm Seite 10


Gruß

Frank

Danke dir Frank.
Ich finde es nur erstaunlich, dass man so wenig davon liest bzw. hört!
Dieser Effekt ist teilw. deart heftig, dass ich mir Sorgen machen muss
in wie weit ich noch die Temperatureinhaltung zum Lasttest einhalten kann!
Minimum ist bei mir 20°C und maximum 22°C.

Hallo Gerd,

es gibt da schon einige Untersuchungen dazu. Der Effekt ist bei Hochstromanwendung meist viel kleiner als die Erwärmung durch den Innenwiderstand, so das er vor allem bei Entladungen mit niedrigeren Strömen eine Rolle spielt. Einige Grad sind da aber 'drin'.

Ich zitiere mal aus "Effect of entropy change of lithium intercalation in cathodes and anodes on Li-ion battery thermal management", Journal of Power Sources 195 (2010) 3720–3729, 1:

The entropy change S can contribute more than 50% of the
total heat generated (in Joules) at the C/1 discharge rate [3]. The
relative contribution of reversible heat from S is expected to be
higher at lower charge–discharge rates.

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Gruß

Frank

Ich glaub das ist heute aber nicht mehr zu 100% so, Frank. Die Technik hat sich ja etwas verändert, und ebenso die Lade-Entlade-Raten. Ich hab z.b. bei nem Akku der ne zulässige Laderate von 8c hat den Effekt, das das abkühlen deutlich beschleunigt wird, wenn ich ihn mit 4c lade im Vergleich zu 1c ( natürlich betrachtet auf die Zeit, nicth auf den Ladestand, sonst wäre es ja nicht vergleichbar ). D.h. mit 4c geladen kühlt der deutlich stärker ab als mit 1c in der selben Zeit ( in der er halt bei 4c schon fertig geladen ist.... ). Besonders ausgeprägt scheint mir das auf den ersten 5 Minute zu sein, ich hab leider bislang gepennt und das nie genauer protokolliert, werd ich aber mal machen wenn die Zeit es mal zuläßt. Interessiert mich jetzt selber, ob das wirklich so viel Unterschied war, oder man durch was anderes einen anderen subjektiven Eindruck zieht. Bis dahin muß ich das leider selber erstmal als noch nicht verifiziert im Raum stehen lassen, also bitte nicht zerpflücken.

Probiers aus, der Effekt sollte sich ja messen lassen. Würde mich auch interesserien.

Er ist bei LiFePO4 Zellen übrigens anscheinend umgekehrt (Erwärmung bei Ladung, Abkühlung bei Entladung): Mother nature likes to play jokes.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775313010203

Gruß

Frank

Nuja, das kann ich so auch nicht ganz verifizieren. Da mögen die A123 bedingt durch den Aufbau auch anders sich verhalten als prismatische, was den Ladevorgang betrifft. Vor allem sollte man die Ströme berücksichtigen, denn im Antriebsstrang werden solche Zellen natürlich ganz anders gefordert als im Niederlastbereich, und da sollten wir mal für nen Vergleich den Betrieb am Rand der Specs heranziehen - und da werden auch die A123 bei Vollast nicht abkühlen

Ich glaube solche Überlegungen ( wie ursprünglich verlinkt) sind aber eigentlich für Versorgungen im mittleren Lastbereich von Interesse, bei denen die Zellen unterschiedlichen Umgebungstemperaturen ausgesetzt sind und beide Betriebssituationen durchlaufen müssen, teils eben in unterschiedlichen klimatischen Verhältnissen - also mehr für industrielle Zwecke als im Modellbau von Relevanz, aber auf jeden Fall interessant.

BZFrank schrieb:

(...) Er ist bei LiFePO4 Zellen übrigens anscheinend umgekehrt (Erwärmung bei Ladung, Abkühlung bei Entladung) (...)

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Das werde ich ausprobieren, nutze die Dinger nur zu selten. Ich verwende allerdings nur noch die A123 da ich mit den
Prismatischen im normalen Hochstrombereich (bis 10C) bisher keinerlerlei Glück hatte... sind mitlerweile alle entsorgt!

"Effect of entropy change ... " also der gleiche Effekt, der Wasser beim Verdampfen kühlen läßt, kühlt unser Lipos beim Laden ab. Faszinierend ..

Gestern hatte ich 5 Flüge mit 30-40 A Belastung bei 5 Grad Aussentemperatur,Flugzeit so ca 7-15 Minuten.
Segelflugmodell 2-3m Spannweite,immer Vollgas ca 20-30 Sekunden.Rauf,Runter,keine Thermik.
Ich kann vor meiner Basteltür fliegen und die Lipos werden dann vor dem Start so ca 18 Grad warm gewesen sein.
Da ich nach jedem Flug die Lipos immer mit Storage (Lagern) lade und dann so lagere,habe ich keine Abweichungen zum Sommer mit 25 Grad + feststellen können.
Da ich mit einem Steigflug von 30-45 Grad zufrieden bin,habe ich hier auch keine Einbussen festgestellt.

In meinem Bekanntenkreis jammern aber die Helipiloten,dass die im Winter nicht genug Dampf haben.

Da der Kühleffekt ja anscheinedt nur am Anfang der Ladephase auftritt, ist das Vorwärmen wohl auch nur am Anfang der Ladephase oder kurz davor wirklich nötig(sinnvoll).

Wird die Lebensdauer des Lipos genauso stark von der Anzahl der Phasenwechsel beeinfluß, wie von Lade- und Endladespannung?

Kein Panik, der Effekt macht nur ein paar Grad aus und am Ende des Ladevorgangs hat der Akku wieder die gleiche oder je nach Ladestrom auch höhere Temperatur als am Anfang.

Es ist jedoch grundsätzlich sinnvoll Akkus auf anständige (>20 °C) Temperatur zu bringen, insbesondere wenn man mit höheren C-Raten laden will.

Gruß

Frank

Hallo Frank - eine Frage speziell an dich:
Unser örtliches Wetter wäre z.Zt. eigentlich traumhaft, wenn der dicke Nebel nicht wäre. Um mittags aber evtl. doch fliegen zu können, muß ich die LiPos am Vormittag auftauen und anwärmen, weil ich sie außer Haus gelagert habe. Bei klarem Wetter werden sie dann geladen und geflogen.
Wenn der Nebel aber nicht hochgeht, ist es natürlich nix mit laden und fliegen und die LiPos werden wieder außerhalb verstaut.

Daher meine Frage: Hat ein öfterer Wechsel zwischen warm und Minusgraden (ohne daß dazwischen Ladung und Entladung erfolgt) irgend eine nachteilige Wirkung auf die LiPos ?
Gruß
Dieter

Hallo Dieter,

Nein, das sollte nichts ausmachen. Es gibt Untersuchungen dazu (Fahrzeugbereich und Luft/Raumfahrt) die diesbezüglich kein negativen Effekte fanden.

Pass aber auf das sich keine Feuchtigkeit beim Aufwärmen als Tau am/im Lipo abscheidet. Das könnte an den Ableitern und Lötstellen über die Dauer korrosiv wirken.

Gruß

Frank