Frage von Pietre, 43

Lade-/Entladekennlinie mit anfänglich gleicher C-Rate?

Hallo, hier sieht man ein Diagramm mit einer Lade-/ Entladekennlinie für eine Lithium-Ionen-Zelle:

http://www.bilder-upload.eu/show.php?file=6727d6-1472558012.png

Bei einer Teilaufgabe heißt es: Zeichnen Sie in das Diagramm eine Ladekennlinie bei anfänglich gleicher C-Rate. Hinsweis: die Charakteristik der Ladekennlinie soll deutlich werden.

Da das Aufladung i.d.R. länger dauert als das Entladen (aufgrund von Verlusten), habe ich angenommen, dass die Ladekennlinie weiter rechts beginnt. Aufgrund der gleichen C-Rate habe zu Beginn die gleiche Steigung angenommen. Habe das gleiche Diagramm mit Spannung über Kapazität gesehen und da beginnt die Ladekurve an dem Punkt, bei dem die Entladekurve aufhört. Und da die Kapaziätät nichts anderes als Strom x Zeit ist, hat mich das verunsichert.

Was meinen die Experten?

Danke und viele Grüße

Antwort
von IronofDesert, 22

Hallo Pietre,

gerne will ich dir helfen. Habe aber davor noch die ein oder andere Frage. Ist was was im Diagramm Schwarz ist vorgegeben? Da im Normalfall die Ladeschlussspannung einer LiIon Zelle (18650ger Maße) bei 4,2V liegt und diese hier nicht abgebildet ist. (Diagramm geht nur bis 4V)

Außerdem wurde ich grob sagen das eine Ladung bei gleichem Strom (gleiche C-Rate) ca 1,5mal so lang dauert wie das Entladen. Das hat weniger mit den Verlusten zu tun, das ist viel mehr abhängig von dem Ladeverfahren (CC-CV Ladung). Deshalb erscheinen mir die 8 Minuten die hier auf dem Diagramm mehr sind als viel zu wenig.

Nun zu deinem Diagramm:

Wenn du die Zelle lädst fängst du mit der niedrigen Spannung (2V) bei 0 Minuten an. Dann steigt die Spannung und würde bei ca 26 Minuten ihr Maximum erreichen (ca die hälfte der Zeit die die Entladung braucht). Das Maximum wird dann so lange gehalten bis der Ladestrom unter einen bestimmten Wert gefallen ist und somit das Laden beendet. Diesen Punkt würde ich grob bei (42 Minuten x 1.5) 63 Minuten setzen.

Ich muss mal schauen vielleicht habe ich hier noch ein Diagramm mit gemessen Wertem rumliegen. Falls ich es finde poste ich es mit einer weiteren Antwort.

Gruß

Kommentar von Pietre ,

Hallo IronofDesert,

wie du richtig erkannt hast, ist die schwarze Kurve vorgegeben. Bei der Zelle handelt es sich um eine R26650 Zelle LiFePO4. Die hat eine etwas niedrigere Leerlaufspannung (3,6V) als die "klassische" Lithium-Ionen-Batterie (LiCoO2).

Also du meinst das ist vom Prinzip her richtig, dass für das Laden die Kurve weiter rechts beginnen muss? Ist eigentlich auch logisch, jedoch hat mich, wie bereits erwähnt das Diagramm unten etwas verunsichert.

Du hast recht. Also die Batterie wird ja mit dem Ladeverfahren CCCV geladen. Das heißt du zu Beginn fließt der gleiche Strom. Sobald eine maximale Spannung erreicht wird, wird dieser geringer. Somit macht es auch keinen Sinn darüber nachzudenken, dass Kapazität = Strom x Zeit ist, da der Strom beim Entladen verändert wird. Ist meine Denkweise richtig?

Danke und viele Grüße

http://www.bilder-upload.eu/show.php?file=34185d-1472572082.png

Kommentar von IronofDesert ,

Hi,

hättest du gleich gesagt das es eine LiFePO4 Zelle ist hätte ich wegen der Spannung nicht fragen müssen ^^.

Übrigens sind die 3,6V die Ladeschlussspannung. Der Begriff Leerlaufspannung ist hier eher verwirrend.

Ist das 2te Bild die Lösung?

Man muss hier ganz klar unterscheiden ob auf der X- Achse Zeit oder Kapazität liegt. Bei der Zeit ist das Laden laden selbstverständlich länger und endet somit später.

Das Diagramm auf Kapazität ist auch richtig. Hier wird die CV Phase kürzer dargestellt als sie andauert. Das liegt daran das dort mehr Zeit gebraucht wird um die Kapazität einzuladen (durch den sinkenden Ladestrom)

Ich versuche das ganze mal mit einem Diagramm zu erklären

Die beiden folgenden Diagramm zeigen genau die gleiche Ladung (Lade und Entladestrom ist nicht gleich, jetzt aber nicht weiter wichtig). Ich habe jeweil einmal die Zeit und einmal die Kapazität als X-Achse verwendet. Das Laden hat zeitlich gesehen länger gedauert. Deshalb ist die Linie bei der Zeit Achse auch länger. ABER in der längeren Zeit wurde gleich viel Kapazität eingeladen wie auch entladen wurde. Deshalb sind die Linien bei der Kapazitätsachse gleich lang.

Zeit als X-Achse:

http://www.bilder-upload.eu/show.php?file=9495e7-1472573433.jpg

Kapazität als X-Achse:

http://www.bilder-upload.eu/show.php?file=086aa7-1472573409.jpg

Hoffe das ist jetzt so verständlich?

Kommentar von Pietre ,

Vielen Dank für die guten Bilder!

Jetzt habe ich es verstanden. Klar meinte natürlich die Ladeschlussspannung.

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