BZFrank
User
Hi,
nachdem der andere Thread ja etwas zerdiskutiert worden ist, hier nochmal als Zusammenfassung die Temperaturlimits für Lithiumpolymerakkus:
Lagerung:
Die Lagerung sollte bei Lagerspannung (3.7 - 3.8V/Zelle) erfolgen.
Die von den meisten Herstellern definierten Lagertemperaturen liegen bei
-20 Grad Celsius
bis maximal
40 Grad Celsius
Empfohlen: um 15 Grad
Erläuterung:
Grundsätzlich gilt bei der Lagertemperatur je tiefer desto besser, da die Zersetzungsprozesse welche die Alterung ausmachen dann umso langsamer ablaufen. Es sollte aber vermieden werden das die Temperatur tiefer als die Gefriertemperatur des Elektrolyten sinkt, das ist je nach Mischverhältnis der Lösungsmittel im Gel zwischen -25 und -20 Grad. Wenn sie tiefer sinkt so besteht die Gefahr das der gefrorene Elektolyt die Separatorfolie beschädigt. Der Akku muss das nach UN Transportnorm (siehe unten) überstehen (auch mit nachfolgenden Wiederauftauen), aber er wird dabei ggfs. irreversibel geschädigt und ist ein Kandidat für spätere "dicke Backen" und erhöhte Selbstentladung. Manche - nicht der UN Norm genügenden - Akkus tendieren dann auch zur extremeren Reaktionen.
Wird die Temperatur zu hoch, so tritt verstärkte Alterung ein. Im Vergleich:
(Bei 3.7V/Zelle)
0 Grad Lagerung noch 98% Kapazität
25 Grad Lagerung noch 96% Kapazität
40 Grad Lagerung noch 85% Kapazität
nach je einem Jahr (1). Man erkennt das der Unterschied zwischen 0 und 25 Grad Celsius nicht gross ist, der zu 40 Grad Celsius hingegen schon.
Ist die Spannung höher, insbesondere höher als 4V/Zelle so tritt eine verstärkte Alterung ein.
(Bei 4.2V/Zelle)
0 Grad Lagerung noch 94% Kapazität
25 Grad Lagerung noch 80% Kapazität
40 Grad Lagerung noch 65% Kapazität
nach je einem Jahr.
Der Einfachheit halber und aus Gründen einer Vermeidung von Kondensation kann man eine Lagertemperatur um 15 Grad herum wählen. Das ergibt einen guten Kompromiss zwischen Alterung und Aufwand. Falls man unbedingt volle Lipos lange Zeit lagern möchte so ist jedoch eine Kühlschranklagerung am wirksamsten, denn Zellen mit 4.2V Zellspannung altern bei 0 Grad oder tiefer deutlich langsamer als bei Zimmertemperatur (siehe oben).
Eine Kühlschranklagerung ist möglich aber sollte wegen der Kondensationsproblematik in einem luftdichten Beutel (z.b. Gefrierbeutel) durchgeführt werden.
Einsatztemperaturen:
Für einen vollen Lipo (Zelle auf 4.2V) gilt das die Zellentempertur so hoch wie möglich, jedoch unter der Zerfallsgrenze der Zellchemie sein sollte. Ein auf niedriger Temperatur gelagerter Akkus sollte erst auf Arbeitstemperatur gebracht werden. Sinnvoll ist > 20 Grad, jedoch < 60 Grad Celsius.
Erläuterung:
Bei niedrigen Temperaturen ist die Ionentransportfähigkeit der Zelle eingeschränkt. Mit steigender Temperatur nimmt diese zu. Jedoch kommt es im Elektrolyten bei hohen Temperaturen zu Zerfallsreaktionen die a) eine Alterung des Akkus bewirken und b) ab einer Grenztemperatur durch die Selbsterwärmung aus dem Zerfallsprozess sogar für eine Kettenreaktion und Zerstörung des Akkus sorgen können. Die obere Grenztemperatur für den Bereich der verstärkten Schädigung beträgt 60 Grad Celsius (Self Decomposition Temperatur), das Temperaturlimit für den Beginn einer Kettenreaktion beträgt um 75 Grad Celsius (Thermal Runaway Temperatur) bei eine Zellspannung von 4.2V. (2) (3)
Der Vollständigkeit halber noch was Akkus aushalten müssen - die Testmethoden der UN betreffend Temperaturlimits:
Testmethode für den Transport von Lithiumpolymerbatterien der United Nations (4):
Gilt für Zelle auf Lagerspannung, Test dient nur dazu die Stabilität des Akkus zu überprüfen, d.h. Zelle muss es ohne Totalverlust (ins. Platzen oder Brand) überstehen, ob sie danach noch normal verwendbar ist und ihre Sollwerte erreicht ist nicht Teil des Tests.
- 6 Stunden auf 75 Grad Celsius
- Abkühlen innerhalb von 30 Minuten auf -40 Grad Celsius
- 6 Stunden auf -40 Grad Celsius
- Erwärmen innerhalb von 30 Minuten auf 75 Grad Celsius
das Ganze wird 10 mal (!) wiederholt. Das letzte Mal wird jedoch nur auf 20 Grad Celsius erwärmt. Danach wird der Akku 24 Stunden bei 20 Grad Celsius gelagert.
Quellen:
(1) http://batteryuniversity.com/learn/article/how_to_store_batteries
(2) Lithium Ion Battery Fire And Explosion , Wang, Q., Sun, J. and Chu, G.,. Fire Safety Science 8: 375-382. doi:10.3801/IAFSS.FSS.8-375, 2005
(3) Thermal stability and flammability of electrolytes for lithium-ion batteries, Catia Arbizzani, Giulio Gabrielli, Marina Mastragostino, University of Bologna, Department of Metal Science, Electrochemistry and Chemical Techniques, Via San Donato 15, 40127 Bologna, Italy, Journal of Power Sources 196 (2011) 4801–4805
(4) UN Lithium Battery Test, UN Manual Tests and Criteria, 5th Revision, eff. 1. Jan 2011
Gruß
Frank
nachdem der andere Thread ja etwas zerdiskutiert worden ist, hier nochmal als Zusammenfassung die Temperaturlimits für Lithiumpolymerakkus:
Lagerung:
Die Lagerung sollte bei Lagerspannung (3.7 - 3.8V/Zelle) erfolgen.
Die von den meisten Herstellern definierten Lagertemperaturen liegen bei
-20 Grad Celsius
bis maximal
40 Grad Celsius
Empfohlen: um 15 Grad
Erläuterung:
Grundsätzlich gilt bei der Lagertemperatur je tiefer desto besser, da die Zersetzungsprozesse welche die Alterung ausmachen dann umso langsamer ablaufen. Es sollte aber vermieden werden das die Temperatur tiefer als die Gefriertemperatur des Elektrolyten sinkt, das ist je nach Mischverhältnis der Lösungsmittel im Gel zwischen -25 und -20 Grad. Wenn sie tiefer sinkt so besteht die Gefahr das der gefrorene Elektolyt die Separatorfolie beschädigt. Der Akku muss das nach UN Transportnorm (siehe unten) überstehen (auch mit nachfolgenden Wiederauftauen), aber er wird dabei ggfs. irreversibel geschädigt und ist ein Kandidat für spätere "dicke Backen" und erhöhte Selbstentladung. Manche - nicht der UN Norm genügenden - Akkus tendieren dann auch zur extremeren Reaktionen.
Wird die Temperatur zu hoch, so tritt verstärkte Alterung ein. Im Vergleich:
(Bei 3.7V/Zelle)
0 Grad Lagerung noch 98% Kapazität
25 Grad Lagerung noch 96% Kapazität
40 Grad Lagerung noch 85% Kapazität
nach je einem Jahr (1). Man erkennt das der Unterschied zwischen 0 und 25 Grad Celsius nicht gross ist, der zu 40 Grad Celsius hingegen schon.
Ist die Spannung höher, insbesondere höher als 4V/Zelle so tritt eine verstärkte Alterung ein.
(Bei 4.2V/Zelle)
0 Grad Lagerung noch 94% Kapazität
25 Grad Lagerung noch 80% Kapazität
40 Grad Lagerung noch 65% Kapazität
nach je einem Jahr.
Der Einfachheit halber und aus Gründen einer Vermeidung von Kondensation kann man eine Lagertemperatur um 15 Grad herum wählen. Das ergibt einen guten Kompromiss zwischen Alterung und Aufwand. Falls man unbedingt volle Lipos lange Zeit lagern möchte so ist jedoch eine Kühlschranklagerung am wirksamsten, denn Zellen mit 4.2V Zellspannung altern bei 0 Grad oder tiefer deutlich langsamer als bei Zimmertemperatur (siehe oben).
Eine Kühlschranklagerung ist möglich aber sollte wegen der Kondensationsproblematik in einem luftdichten Beutel (z.b. Gefrierbeutel) durchgeführt werden.
Einsatztemperaturen:
Für einen vollen Lipo (Zelle auf 4.2V) gilt das die Zellentempertur so hoch wie möglich, jedoch unter der Zerfallsgrenze der Zellchemie sein sollte. Ein auf niedriger Temperatur gelagerter Akkus sollte erst auf Arbeitstemperatur gebracht werden. Sinnvoll ist > 20 Grad, jedoch < 60 Grad Celsius.
Erläuterung:
Bei niedrigen Temperaturen ist die Ionentransportfähigkeit der Zelle eingeschränkt. Mit steigender Temperatur nimmt diese zu. Jedoch kommt es im Elektrolyten bei hohen Temperaturen zu Zerfallsreaktionen die a) eine Alterung des Akkus bewirken und b) ab einer Grenztemperatur durch die Selbsterwärmung aus dem Zerfallsprozess sogar für eine Kettenreaktion und Zerstörung des Akkus sorgen können. Die obere Grenztemperatur für den Bereich der verstärkten Schädigung beträgt 60 Grad Celsius (Self Decomposition Temperatur), das Temperaturlimit für den Beginn einer Kettenreaktion beträgt um 75 Grad Celsius (Thermal Runaway Temperatur) bei eine Zellspannung von 4.2V. (2) (3)
Der Vollständigkeit halber noch was Akkus aushalten müssen - die Testmethoden der UN betreffend Temperaturlimits:
Testmethode für den Transport von Lithiumpolymerbatterien der United Nations (4):
Gilt für Zelle auf Lagerspannung, Test dient nur dazu die Stabilität des Akkus zu überprüfen, d.h. Zelle muss es ohne Totalverlust (ins. Platzen oder Brand) überstehen, ob sie danach noch normal verwendbar ist und ihre Sollwerte erreicht ist nicht Teil des Tests.
- 6 Stunden auf 75 Grad Celsius
- Abkühlen innerhalb von 30 Minuten auf -40 Grad Celsius
- 6 Stunden auf -40 Grad Celsius
- Erwärmen innerhalb von 30 Minuten auf 75 Grad Celsius
das Ganze wird 10 mal (!) wiederholt. Das letzte Mal wird jedoch nur auf 20 Grad Celsius erwärmt. Danach wird der Akku 24 Stunden bei 20 Grad Celsius gelagert.
Quellen:
(1) http://batteryuniversity.com/learn/article/how_to_store_batteries
(2) Lithium Ion Battery Fire And Explosion , Wang, Q., Sun, J. and Chu, G.,. Fire Safety Science 8: 375-382. doi:10.3801/IAFSS.FSS.8-375, 2005
(3) Thermal stability and flammability of electrolytes for lithium-ion batteries, Catia Arbizzani, Giulio Gabrielli, Marina Mastragostino, University of Bologna, Department of Metal Science, Electrochemistry and Chemical Techniques, Via San Donato 15, 40127 Bologna, Italy, Journal of Power Sources 196 (2011) 4801–4805
(4) UN Lithium Battery Test, UN Manual Tests and Criteria, 5th Revision, eff. 1. Jan 2011
Gruß
Frank
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