CALB-Zellenimpedanz ist nicht mehr von Interesse

[I.C.H.]

Tolles Forum hier!

[Gluehbert]

Moin!

Wie sieht das mit den Widerständen an den Übergängen Zellenverbinder-Zelle aus? Die misst du ja immer mit. Kann das Ursache sein?

[I.C.H.]

[STW]

Boa ey, wie kompliziert

In meiner "Jugend" haben wir einen dicken variablen Widerstand genommen und an dem die Spannung gemessen, ein paar Meßergebnisse aufgenommen, auf Millimeterpapier gebracht und dann die Punkte grob mit einer Linie miteinander verbunden. Auf der X-Achse die Spannung über dem Widerstand eingetragen,eingetragen, auf der Y-Achse den eingestellten Widerstand. Widerstand verringern, Spannung messen, eintragen, ...

Der Schnittpunkt der erzeugten Linie mit der Y-Achse ergibt dann den Innenwiderstand.

Zu beachten ist: der Innenwiderstand wird sich mit dem Ladezustand der Zellen ändern. Besonders gut ist das bei unseren Zellen im Winter zu sehen.

[I.C.H.]

[STW]

Der "methodische" Fehler ist der Ladezustand von lediglich 40%. Wiederhole die Messung bei >90% bzw. etwas weniger als 3.4V.

Ich vermute mal, Calb wird - wie alle anderen Hersteller auch - möglichst günstige Rahmenbedingungen für die Messungen hernehmen. Also 25° oder mehr und entsprechender Ladezustand. Es ist nunmal so, dass ungern angegeben wird, unter welchen Rahmenbedingungen die Meßergebnisse zustande kommen. Von daher sind insbesondere chinesische Datenblätter mit Vorsicht zuu geniessen.

Edit Nachtrag:

So, ich habe mich mental nochmals mit einigen Laborpraktikas in meinem Studium beschäftigt.
Der Innenwiderstand ist ein theoretischer Wert, der bei einer Belastung von 0 Ohm (also "perfekter" Kurzschluß) gilt. Meßtechnisch ist der nicht zu erzeugen, nur entsprechend einer Kennlinie zu ermitteln. Daher reicht auch nicht die Ermittlung nur mit einer Spannung / einem Widerstand und dem dabei festgestelltem Spannungsabfall, es sind unterschiedliche ohmsche Widerstände erforderlich, und dann wird interpoliert. Die Messwerte sind auch nie so linear, dass man mit 2 Werten schon die passende Gerade ermitteln kann, es sollten schon 5 oder mehr Messungen aufgenommen werden.
Mit dem üblichen Meßequipment kann nur näherungsweise gearbeitet werden. Natürlich kann man einen Lastwiderstand toll ausmessen, aber bei 25A heizt der und der Widerstandswert ändert sich natürlich auch wieder.

[MEroller]

"Richtige" Impedanzmessung an Batteriezellen wird mit kleinen Wechselspannungen gemacht, und idealerweise auch noch bei verschiedenen Frequenzen. Ich habe mir auch mal aus China das "Battery impedance Meter SM8124" besorgt. Dort wird angegeben, dass nur bei 1000Hz gemessen wird. An meine Zellen bin ich damit noch nicht gegangen, weil derzeit keine Mega-Zerrupfaktion ansteht, aber das werde ich natrülich nachholen, wenn es mal wieder so weit ist.

Deshalb habe ich mittels Cycle Analyst und Datenlogger eine Methodik ähnlich wie I.C.H., aber mit Strömen teils jenseits von 3C, weil während dem Fahren ermittelt. Und auch Forscher wenden diese Spannungsabfall-Methode an (und ja Alfred, das ist simple R=U/I Mathematik, wenn auch in der Abwandlung R=dU/dI ), um Rückschlüsse auf das Alterungsverhalten von LiFePO4 Zellen machen zu können.

Dieser quasi-Ohm'sche Anteil an der Zellimpedanz ist allerdings, wie STW schon schrieb, in gewissem Maße abhängig vom Ladezustand, und in extremem Maße auch von der Zelltemperatur, und natürlich auch vom Alterungszustand der Zellen, da die "Solid Electrolyte Interface" Schicht auf der Anode mit der Zeit dicker wird und durch Einlagerung von Lithium dieses aus dem aktiven "Leben" holt. Und natürlich fällt es den Li-Ionen zunehmend schwerer sich einen Weg da durch zu bahnen.

Also: auch ich schlage vor, den Test mit frisch geladener und gut einen Tag "abgestandener" Batterie zu wiederholen. Und ich kann Dich, I.C.H., beruhigen bezüglich der CALB CA Zellen: die spielen wirklich in einer andern Liga als die bisherigen SE-Series, die TS und GBs. Die sind nämlich bei solchen dU/dI Tests ebenfalls schlechter als versprochen. Manche Extremtester haben schon die CA CALBs mittels "Gabelschlüssel-Shunt" im Wasserbad mit Strömen weit jenseits 10C für mehrere Minuten belastet, bis die Zellspannung auf 2V eingebrochen war. Die haben nur knapp die Hälfte vom Innenwiderstand bisheriger prismatischer LiFePO4-Zellen. Nur A123 Rundzellen kommen da mit, und ggf. CHL Zellen, die auch besser sein sollen als bisherige LiFePO4 Chemie.

[MEroller]

Das ist korrekt, eine satte Menge Strom verringert Messfehler weiter. Allerdings habe ich bei meinen Log-Auswertungen auch gemerkt, dass man auch bei kleineren Strömen fast genau auf dieselben Widerstandswerte kommt, wie wenn man es so richtig fetzen lässt. Das sagt mir einerseits, dass diese Herangehensweise tatsächlich tragfähige Ergebnisse hervorbringt, und andererseits, dass es der LiFePO4 Chemie auf den Innenwiderstand bezogen ziemlich schnuppe ist, wie stark sie gerade ackern muss, das scheint auf weite Strecken ziemlich linear zu sein.

[I.C.H.]

[MEroller]

Insofern hier von Dir ein SOC-dynamischer Ri unterstellt wird ist dies für mich als Anwender vernachlässigbar, solange der Ri unterhalb von 50% SOC tatsächlich kleiner ist als oberhalb.

Leider ist es genau anders herum: mit fallendem "State of Charge" steigt der Ri - die Spannungseinbrüche werden bei derselben Strombelastung immer größer. Probiere es einfach mal aus.

Und bei mir im Labor ist das beliebig und hochgenau reproduzierbar! Ganz im Gegensatz zu einer irgendwie-Messwertaufnahme während einer belastungsvariablen Fahrt...

"belastungsvariable Fahrt" ist gut Der CA schreibt ja in der 0,2 s -Taktung alle 0,2 s die Batteriespannung (auf 2 Stellen hinter dem Komma) und den Strom (auf eine Stelle hinterm Komma) mit, D.h. wenn der Strom höher wird, wird zugleich auch die geringere Batteriespannung aufgezeichnet. Ich müsste für eine noch höhere Genauigkeit auch die für jeden Messpunkt relevante Batterieleerlaufspannung mitrechnen, weil bei den hohen Strömen eines Vollstrom-Beschleunigungsvorgangs schon ein paar mV an Leerlaufspannung abfallen aufgrund des verringerten SOC. D.h. die Leerlaufspannungsbasis müsste kontinuierlich an die Kapa-Abnahme angepasst werden.

Auch wenn es natürlich einer aufwendigen Labormessung von der Genauigkeit her nicht das Wasser reichen kann, als Anhaltsprunkt zur aktuellen Zellen- bzw. Stromkreisgesundheit taugt die Messung bei der Fahrt allemal